Danfoss FC 103 Design guide [ru]

MAKING MODERN LIVING POSSIBLE
Руководство по проектированию
VLT® Refrigeration Drive FC 103
1,1–90 кВт
www.DanfossDrives.com
Оглавление Руководство по проектированию
Оглавление
1.1 Цель «Руководства по проектированию»
1.2 Структура
1.3 Дополнительные ресурсы
1.4 Сокращения, символы и условные обозначения
1.5 Символы безопасности
1.6 Определения
1.7 Версия документа и программного обеспечения
1.8 Разрешения и сертификаты
1.8.1 Маркировка CE 10
1.8.1.1 Директива по низковольтному оборудованию 11
1.8.1.2 Директива по электромагнитной совместимости 11
1.8.1.3 Директива о машинном оборудовании 11
1.8.1.4 Директива ErP 11
1.8.2 Соответствие стандартам, обозначаемое символом C-tick 12
1.8.3 Соответствие техническим условиям UL 12
1.8.4 Соответствие требованиям использования на море (ADN) 12
7
7
7
7
8
9
9
10
10
1.8.5 Правила экспортного контроля 13
1.9 Техника безопасности
1.9.1 Общие принципы техники безопасности 13
2 Обзор изделия
2.1 Введение
2.2 Описание работы
2.3 Последовательность работы
2.3.1 Секция выпрямителя 19
2.3.2 Промежуточная секция 19
2.3.3 Секция инвертора 20
2.4 Структуры управления
2.4.1 Разомкнутый контур структуры управления 20
2.4.2 Замкнутый контур структуры управления 20
2.4.3 Местное (Ручной режим) и дистанционное (Автоматический режим) управление 21
2.4.4 Формирование задания 22
2.4.5 Формирование обратной связи 24
13
15
15
18
19
20
2.5 Автоматические рабочие функции
2.5.1 Защита от короткого замыкания 25
2.5.2 Защита от превышения напряжения 25
2.5.3 Обнаружение обрыва фазы двигателя 26
MG16G250 Danfoss A/S © 08/2015 Все права защищены. 1
25
Оглавление
VLT® Refrigeration Drive FC 103
2.5.4 Обнаружение асимметрии фаз сети 26
2.5.5 Коммутация на выходе 26
2.5.6 Защита от перегрузки 26
2.5.7 Автоматическое снижение номинальных характеристик 26
2.5.8 Автоматическая оптимизация энергопотребления 27
2.5.9 Автоматическая модуляция частоты коммутации 27
2.5.10 Снижение номинальных характеристик при высокой частоте коммутации 27
2.5.11 Автоматическое снижение номинальных характеристик при избыточной температуре 27
2.5.12 Автоматическое изменение скорости 27
2.5.13 Контур ограничения тока 27
2.5.14 Характеристики при колебаниях мощности 28
2.5.15 Плавный пуск двигателя 28
2.5.16 Подавление резонанса 28
2.5.17 Вентиляторы с управлением по температуре 28
2.5.18 Соответствие требованиям ЭМС 28
2.5.19 Измерение тока на всех трех фазах двигателя 28
2.5.20 Гальваническая развязка клемм управления 28
2.6 Функции для пользовательских применений
2.6.1 Автоматическая адаптация двигателя 29
2.6.2 Тепловая защита двигателя 29
2.6.3 Пропадание напряжения 29
2.6.4 Встроенный ПИД-регулятор 30
2.6.5 Автоматический перезапуск 30
2.6.6 Запуск с хода 30
2.6.7 Полный крутящий момент при пониженной скорости 30
2.6.8 Пропуск частоты 30
2.6.9 Предпусковой нагрев двигателя 31
2.6.10 4 программируемых набора параметров 31
2.6.11 Торможение постоянным током 31
2.6.12 Режим ожидания 31
2.6.13 Разрешение работы 31
28
2.6.14 Интеллектуальное логическое управление (SLC) 31
2.6.15 Функция Safe Torque O 32
2.7 Функции мониторинга сбоев, предупреждений и аварийных сигналов
33
2.7.1 Работа при превышении температуры 33
2.7.2 Предупреждение о высоком и низком задании 33
2.7.3 Предупреждение о высоком и низком сигнале обратной связи 33
2.7.4 Перекос фаз или потеря фазы 34
2.7.5 Предупреждение о высокой частоте 34
2 Danfoss A/S © 08/2015 Все права защищены. MG16G250
Оглавление Руководство по проектированию
2.7.6 Предупреждение о низкой частоте 34
2.7.7 Предупреждение о высоком токе 34
2.7.8 Предупреждение о низком токе 34
2.7.9 Предупреждение об отсутствии нагрузки/обрыве ремня 34
2.7.10 Потеря последовательного интерфейса 34
2.8 Интерфейс пользователя и программирование
2.8.1 Панель местного управления 35
2.8.2 Программное обеспечение для ПК 36
2.8.2.1 Средство конфигурирования MCT 10 36
2.8.2.2 ПО для расчета гармоник VLT® Harmonics Calculation MCT 31 36
2.8.2.3 Программное обеспечение для расчета гармоник (HCS) 37
2.9 Техническое обслуживание
2.9.1 Хранение 37
3 Интеграция системы
3.1 Температура окружающей среды
3.1.1 Влажность 39
3.1.2 Температура 39
3.1.3 Охлаждение 39
3.1.4 Перенапряжение, создаваемое двигателем в генераторном режиме 40
3.1.5 Акустический шум 41
3.1.6 Вибрационные и ударные воздействия 41
3.1.7 Агрессивные среды 41
34
37
38
39
3.1.8 Определения классов IP 42
3.1.9 Радиочастотные помехи 42
3.1.10 Соответствие требованиям PELV и гальванической развязки 43
3.2 ЭМС, гармоники и защита от утечки на землю
3.2.1 Общие вопросы защиты от излучений в соответствии с требованиями ЭМС 44
3.2.2 Результаты испытаний на ЭМС (излучение) 46
3.2.3 Требования по излучению 47
3.2.4 Требования к помехоустойчивости 47
3.2.5 Изоляция двигателя 48
3.2.6 Подшипниковые токи двигателя 48
3.2.7 Гармоники 49
3.2.8 Ток утечки на землю 52
3.3 Энергоэффективность
3.3.1 Классы IE и IES 54
3.3.2 Данные потерь мощности и данные энергоэффективности 54
3.3.3 Потери и КПД двигателя 55
3.3.4 Потери и энергоэффективности системы силового привода 56
44
54
MG16G250 Danfoss A/S © 08/2015 Все права защищены. 3
Оглавление
VLT® Refrigeration Drive FC 103
3.4 Подключение к сети
3.4.1 Конфигурации сети и воздействие ЭМС 56
3.4.2 Низкочастотные помехи в питающей сети 56
3.4.3 Анализ помех в питающей сети 57
3.4.4 Возможности снижения помех в питающей сети 58
3.4.5 Радиочастотные помехи 58
3.4.6 Классификация места эксплуатации 58
3.4.7 Использование с изолированным входным источником 59
3.4.8 Компенсация коэффициента мощности 59
3.4.9 Задержка входного питания 59
3.4.10 Переходные процессы в сети 59
3.4.11 Работа с резервным генератором 60
3.5 Интеграция двигателя
3.5.1 Что следует учитывать при выборе двигателя 60
3.5.2 Синусоидные фильтры и фильтры dU/dt 60
3.5.3 Надлежаще заземление двигателя 61
3.5.4 Кабели двигателей 61
56
60
3.5.5 Экранирование кабеля двигателя 61
3.5.6 Подключение нескольких двигателей 61
3.5.7 Тепловая защита двигателя 63
3.5.8 Выходной контактор 63
3.5.9 Энергоэффективность 63
3.6 Дополнительные входы и выходы
3.6.1 Схема подключений 65
3.6.2 Подключения реле 66
3.6.3 Электрическое подключение с учетом требований ЭМС 67
3.7 Планирование механических характеристик
3.7.1 Зазоры для охлаждения 68
3.7.2 Настенный монтаж 69
3.7.3 Доступ 69
3.8 Дополнительные устройства и принадлежности
3.8.1 Дополнительные устройства связи 72
3.8.2 Дополнительные устройства ввода/вывода, обратной связи и обеспечения безопасности 73
3.8.3 Синусоидные фильтры 73
65
68
69
3.8.4 Фильтры dU/dt 73
3.8.5 Фильтры гармоник 73
3.8.6 Комплект для корпуса IP21/NEMA Тип 1 73
3.8.7 Фильтры синфазных помех 76
3.8.8 Комплект дистанционного монтажа LCP 76
4 Danfoss A/S © 08/2015 Все права защищены. MG16G250
Оглавление Руководство по проектированию
3.8.9 Монтажный кронштейн для корпусов размера A5, B1, B2, C1 и C2 77
3.9 Интерфейс последовательной связи RS 485
3.9.1 Краткое описание 78
3.9.2 Подключение сети 79
3.9.3 Оконечная нагрузка шины RS485 79
3.9.4 Обеспечение ЭМС 79
3.9.5 Краткое описание протокола FC 80
3.9.6 Конфигурация сети 80
3.9.7 Структура кадра сообщения по протоколу FC 80
3.9.8 Примеры протокола FC 84
3.9.9 Протокол Modbus RTU 85
3.9.10 Структура кадра сообщения Modbus RTU 86
3.9.11 Доступ к параметрам 90
3.9.12 Профиль управления FC (Drive) 91
3.10 Контрольный список проектирования системы
4 Примеры применения
4.1 Примеры применения
4.2 Функции избранных применений
78
98
100
100
100
4.2.1 SmartStart 100
4.2.2 Пуск/останов 101
4.2.3 Импульсный пуск/останов 101
4.2.4 Задание от потенциометра 102
4.3 Примеры настройки для различных применений
5 Особые условия
5.1 Снижение номинальных характеристик
5.2 Снижение номинальных характеристик вручную
5.3 Снижение номинальных характеристик при длинных кабелях двигателя или кабелях с увеличенным поперечным сечением
5.4 Снижение номинальных характеристик в зависимости от температуры окружающей среды
6 Код типа и его выбор
6.1 Номенклатура и коды для оформления заказа
6.1.1 Введение 115
6.1.2 Код типа 115
6.2 Дополнительные устройства, принадлежности и запасные части
102
108
108
108
109
109
115
115
116
6.2.1 Номера для заказа: Дополнительные устройства и принадлежности 116
6.2.2 Номера для заказа: Фильтры гармоник 119
6.2.3 Номера для заказа: модули синусоидных фильтров, 200–480 В пер. тока 119
6.2.4 Номера для заказа: модули синусоидых фильтров, 525–600/690 В пер. тока 120
MG16G250 Danfoss A/S © 08/2015 Все права защищены. 5
Оглавление
VLT® Refrigeration Drive FC 103
6.2.5 Фильтры гармоник 121
6.2.6 Синусоидные фильтры 123
6.2.7 Фильтры dU/dt 124
6.2.8 Фильтры синфазных помех 125
7 Технические характеристики
7.1 Электрические характеристики
7.1.1 Питание от сети 3 x 200–240 В перем. тока 126
7.1.2 Питание от сети 3 x 380–480 В перем. тока 128
7.1.3 Питание от сети 3 x 525–600 В перем. тока 130
7.2 Питание от сети
7.3 Выходная мощность и другие характеристики двигателя
7.4 Условия окружающей среды
7.5 Технические характеристики кабелей
7.6 Вход/выход и характеристики цепи управления
7.7 Момент затяжки соединений
7.8 Предохранители и автоматические выключатели
7.9 Номинальная мощность, масса и размеры
7.10 Тестирование dU/dt
7.11 Номинальные характеристики акустического шума
7.12 Избранные дополнительные устройства
7.12.1 VLT® General Purpose I/O Module MCB 101 148
126
126
132
132
133
133
134
137
138
144
145
148
148
7.12.2 VLT® Relay Card MCB 105 148
7.12.3 VLT® Extended Relay Card MCB 113 150
8 Приложение — отдельные чертежи
8.1 Чертежи подключения сетевого питания
8.2 Чертежи подключения двигателя
8.3 Чертежи клемм реле
8.4 Отверстия ввода кабелей
Алфавитный указатель
153
153
156
158
159
164
6 Danfoss A/S © 08/2015 Все права защищены. MG16G250
Введение Руководство по проектированию
1 Введение
1.1 Цель «Руководства по проектированию»
Настоящее руководство по проектированию VLT Refrigeration Drive FC 103 предназначено для:
инженеров-проектировщиков и системных
инженеров;
консультантов по проектированию;
специалистов по применениям и продуктам.
Руководство по проектированию содержит техническую информацию, необходимую для понимания возможностей преобразователя частоты при интегрировании в системы управления и мониторинга двигателей.
Руководство по проектированию содержит рекомендации по проектированию и данные для планирования, позволяющие интегрировать преобразователь частоты в систему. Руководство по проектированию содержит информацию, необходимую для выбора преобразователей частоты и дополнительного оборудования для различных систем и установок.
Анализ подробной информации о продукте на этапе проектирования позволяет разработать хорошо спланированную систему с оптимальной функциональностью и эффективностью.
VLT® является зарегистрированным товарным знаком.
Структура
1.2
Глава 1 Введение: Общее назначение этого руководства по проектированию и сведения о соблюдении международных нормативов.
Глава 2 Обзор изделия: Внутренняя структура, а также функциональные возможности преобразователя частоты и эксплуатационные характеристики.
Глава 3 Интеграция системы: Условия эксплуатации; ЭМС, гармоники, утечки на землю; входное питание; двигатели и подключение двигателей; прочие подключения; проектирование механических элементов; а также описания дополнительных устройств и принадлежностей.
Глава 4 Примеры применения: Образцы применения продуктов и рекомендации по их использованию.
®
Глава 5 Особые условия: Сведения о нестандартных средах эксплуатации.
Глава 6 Код типа и его выбор: Процедуры заказа оборудования и опций, соответствующих предполагаемому варианту использования системы.
Глава 7 Технические характеристики: Подборка технических данных в табличном и графическом форматах.
Глава 8 Приложение — отдельные чертежи: Подборка иллюстраций:
подключения питающей сети и двигателя;
клеммы реле;
точки ввода кабелей.
1.3 Дополнительные ресурсы
Имеются дополнительные ресурсы, освещающие расширенные режимы работы преобразователя частоты, его программирование и соответствие директивам:
®
Инструкции по эксплуатации VLT
Drive FC 103 (далее в этом руководстве инструкции по эксплуатации) содержат
подробную информацию о монтаже и подготовке к эксплуатации преобразователя частоты.
Руководство по проектированию VLT
Refrigeration Drive FC 103 содержит информацию о проектировании и подготовке интеграции преобразователя частоты в систему.
Руководство по программированию VLT
Refrigeration Drive FC 103 (далее в этом руководстве руководство по программированию) содержит более подробное описание работы с параметрами и множество примеров применения.
В Инструкциях по эксплуатации функции VLT
Safe Torque O описан порядок эксплуатации преобразователей частоты Danfoss в применениях, требующих обеспечения функциональной безопасности. Данное руководство поставляется с преобразователем частоты, если присутствует функция STO.
Дополнительные публикации и руководства можно загрузить на сайте vlt-drives.danfoss.com/Products/Detail/
Technical-Documents.
Refrigeration
®
®
®
1 1
MG16G250 Danfoss A/S © 08/2015 Все права защищены. 7
Введение
VLT® Refrigeration Drive FC 103
11
УВЕДОМЛЕНИЕ
Некоторая информация в этих публикациях может отличаться в зависимости от подключенного дополнительного оборудования. Рекомендуется прочитать инструкции, прилагаемые к дополнительному оборудованию, для ознакомления с особыми требованиями.
I
INV
I
LIM
I
M,N
I
VLT,MAX
I
VLT,N
Номинальный выходной ток инвертора Предел по току Номинальный ток двигателя Максимальный выходной ток Номинальный выходной ток, обеспечиваемый
преобразователем частоты. кГц Килогерц LCP Панель местного управления
Для получения дополнительной информации обратитесь к поставщику оборудования Danfoss или перейдите на сайт www.danfoss.com .
1.4 Сокращения, символы и условные обозначения
60° AVM Aсинхронная векторная модуляция 60° A Ампер Перем. ток Переменный ток AD Электростатический разряд через воздух AOЭ Автоматическая оптимизация
энергопотребления AI Аналоговый вход ААД Автоматическая адаптация двигателя AWG Американский сортамент проводов °C CD Постоянный разряд CDM Комплектный модуль привода: преобразователь
CM Синфазный режим CT Постоянный крутящий момент Пост. ток Постоянный ток DI Цифровой вход DM Дифференциальный режим D-TYPE В зависимости от типа привода ЭМС Электромагнитная совместимость ЭДС Электродвижущая сила ЭТР Электронное тепловое реле f
JOG
f
M
f
MAX
f
MIN
f
M,N
FC Преобразователь частоты г Грамм
Hiperface®Hiperface® является зарегистрированным
HO Повышенная перегрузка л. с. Мощность в л. с. HTL Импульсы энкодера HTL (10–30 В) —
Гц Герц
Градусы Цельсия
частоты, питающая секция и принадлежности
Частота двигателя в случае активизации
функции фиксации частоты.
Частота двигателя
Максимальная выходная частота на выходе
преобразователя частоты.
Минимальная частота двигателя на выходе
преобразователя частоты
Номинальная частота двигателя
товарным знаком компании Stegmann.
высоковольтная транзистор-транзисторная
логика (High-voltage Transistor Logic, HTL)
Младший бит м метр мА Миллиампер MCM Млн круглых мил MCT Служебная программа управления движением мГ Индуктивность в миллигенри мм Миллиметр мс Миллисекунда Старший бит Старший значащий бит
η
VLT
нФ Емкость в нанофарадах NLCP Цифровая панель местного управления Н·м Ньютон-метр NO Нормальная перегрузка n
s
Оперативны е/ автономные параметры P
торм., длит.
PCB Печатная плата PCD Технологические данные PDS Система силового привода: CDM и двигатель PELV Защитное сверхнизкое напряжение P
m
P
M,N
Двигатель сПМС двигателем с постоянными магнитами
ПИД­регулятор процесса
R
торм., ном.
RCD Датчик остаточного тока Рекуперация Клеммы рекуперации R
мин.
эфф. Эффективное (среднеквадратическое) значение
Младший значащий бит
КПД преобразователя частоты определяется отношением выходной мощности и входной мощности.
Скорость синхронного двигателя Оперативные параметры вступают в действие сразу же после изменения их значений.
Номинальная мощность тормозного резистора (средняя за время длительного торможения).
Номинальная выходная мощность преобразователя частоты при высокой перегрузке (HO). Номинальная мощность двигателя
ПИД-регулятор (пропорционально-интегрально­дифференциальный) поддерживает необходимую скорость, давление, температуру и т. д. Номинальное сопротивление резистора, при котором в течение 1 минуты на валу двигателя обеспечивается мощность торможения, равная 150/160 %.
Минимально допустимое преобразователем частоты значение тормозного резистора
8 Danfoss A/S © 08/2015 Все права защищены. MG16G250
Введение Руководство по проектированию
об/мин Число оборотов в минуту R
рек.
с Секунда SFAVM Асинхронная векторная модуляция с
STW Слово состояния SMPS Импульсный источник электропитания THD Общее гармоническое искажение T
LIM
ТТЛ Импульсы энкодера ТТЛ (5 В) — транзистор-
U
M,N
В Вольты VT Переменный крутящий момент
VVC+
Таблица 1.1 Сокращения
Условные обозначения
Нумерованные списки обозначают процедуры. Маркированные списки указывают на другую информацию и описания иллюстраций. Текст, выделенный курсивом, обозначает:
Все размеры приведены в мм (дюймах). * означает значение параметра, используемое по умолчанию.
Символы безопасности
1.5
В этом руководстве используются следующие символы:
Рекомендуемое сопротивление тормозных
резисторов Danfoss
ориентацией по магнитному потоку статора
Предел крутящего момента
транзисторная логика
Номинальное напряжение двигателя
Расширенное векторное управление
напряжением
перекрестную ссылку;
веб-ссылку;
сноску.
название параметра, группы параметров, значение параметра.
ВНИМАНИЕ!
Указывает на потенциально опасную ситуацию, при которой существует риск летального исхода или серьезных травм.
ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ
Указывает на потенциально опасную ситуацию, при которой существует риск получения незначительных травм или травм средней тяжести. Также может использоваться для обозначения потенциально небезопасных действий.
УВЕДОМЛЕНИЕ
Указывает на важную информацию, в том числе о такой ситуации, которая может привести к повреждению оборудования или другой собственности.
1.6 Определения
Выбег
Вал находится в режиме свободного вращения. Крутящий момент на двигателе отсутствует.
Характеристики СТ
Характеристики постоянного момента используются во всевозможных применениях:
конвейерные ленты;
поршневые насосы;
краны.
Инициализация
Если выполняется инициализация (параметр 14-22 Режим работы), преобразователь частоты возвращается к заводским настройкам.
Прерывистый рабочий цикл
Под прерывистым рабочим циклом понимают последовательность рабочих циклов. Каждый цикл состоит из периода работы под нагрузкой и периода работы вхолостую. Работа может иметь либо периодический, либо непериодический характер.
Коэффициент мощности
Коэффициент активной мощности (λ) предусматривает все гармоники. Коэффициент активной мощности всегда меньше, чем коэффициент мощности (cos phi), учитывающий только первые гармоники тока и напряжения.
cosϕ = 
Cosphi также называется коэффициентом реактивной мощности.
Как лямбда, так и cosphi для преобразователей частоты Danfoss VLT® указаны в глава 7.2 Питание от сети.
Коэффициент мощности показывает, в какой мере преобразователь частоты нагружает питающую сеть. Чем ниже коэффициент мощности, тем больше I одной и той же мощности преобразователя (кВт).
Кроме того, высокий коэффициент мощности показывает, что токи гармоник малы. Все преобразователи частоты Danfoss имеют встроенные дроссели постоянного тока в цепи постоянного тока. Эти дроссели обеспечивает высокий коэффициент мощности и уменьшают полный коэффициент гармоник в сетевом питании.
P кВт P кВА
xxcosϕ
 = 
x
эфф.
при
1 1
MG16G250 Danfoss A/S © 08/2015 Все права защищены. 9
Введение
VLT® Refrigeration Drive FC 103
11
Набор параметров
Настройки параметров можно сохранять в виде 4 наборов. Возможен переход между 4 наборами параметров и редактирование одного набора параметров во время действия другого набора параметров.
Компенсация скольжения
Преобразователь частоты компенсирует скольжение двигателя путем повышения частоты в соответствии с измеряемой нагрузкой двигателя, обеспечивая почти полное постоянство скорости вращения двигателя.
Интеллектуальное логическое управление (SLC)
Интеллектуальное логическое управление — это последовательность заданных пользователем действий, которые выполняются в случае, если SLC признает соответствующие, определенные пользователем события истинными. (Группа параметров 13-**
Интеллектуальная логика)
Шина стандарта FC
Представляет собой шину RS485, работающую по протоколу FC или протоколу MC. См. параметр 8-30 Протокол.
Термистор
Терморезистор, устанавливаемый там, где требуется контроль температуры (в преобразователе частоты или в двигателе).
Отключение
Состояние, вводимое в аварийной ситуации, например, в случае перегрева преобразователя частоты или когда преобразователь частоты защищает двигатель, технологический процесс или механизм. Перезапуск не допускается до тех пор, пока причина неисправности не будет устранена и состояние отключения не будет отменено. Состояние отключения отменяется:
выполнением сброса или
посредством программированного
автоматического сброса преобразователя частоты.
Не используйте отключение для обеспечения безопасности персонала.
Отключение с блокировкой
Состояние, вводимое в аварийной ситуации, когда преобразователь частоты осуществляет защиту собственных устройств и требует физического вмешательства, например, при возникновении короткого замыкания на его выходе. Отключение с блокировкой может быть отменено выключением сети питания, устранением причины неисправности и новым подключением преобразователя частоты. Перезапуск не допускается до тех пор, пока состояние отключения не будет отменено выполнением функции сброса или, в некоторых случаях, посредством запрограммированного автоматического сброса. Не используйте отключение для обеспечения безопасности персонала.
Характеристики переменного крутящего момента:
Характеристики переменного крутящего момента для управления насосами и вентиляторами.
1.7 Версия документа и программного обеспечения
Данное руководство регулярно пересматривается и обновляется. Все предложения по его улучшению будут приняты и рассмотрены.
В Таблица 1.2 указаны версия документа и соответствующая версия ПО.
Редакция Комментарии Версия ПО
MG16G2xx Заменяет MG16G1xx 1.4x
Таблица 1.2 Версия документа и программного обеспечения
1.8 Разрешения и сертификаты
Преобразователи частоты разрабатываются в соответствии с требованиями описанных в этом разделе директив.
Подробнее о разрешениях и сертификатах см. в разделе загрузки на сайте vlt-marine.danfoss.com/support/type- approval-certicates/.
1.8.1 Маркировка CE
Рисунок 1.1 CE
Маркировка CE (Communauté européenne) указывает, что производитель продукта выполнил все применимые директивы ЕС. Директивы ЕС, применимые к конструкции и изготовлению преобразователей частоты, перечислены в Таблица 1.3.
10 Danfoss A/S © 08/2015 Все права защищены. MG16G250
Введение Руководство по проектированию
УВЕДОМЛЕНИЕ
Маркировка СЕ не определяет качество изделия. По маркировке CE нельзя определить технические характеристики.
УВЕДОМЛЕНИЕ
Преобразователи частоты с интегрированными защитными функциями должны отвечать требованиям директивы о машинном оборудовании.
Директива ЕС Версия
Директива по низковольтному оборудованию 2014/35/EU Директива по электромагнитной совместимости 2014/30/EU
Директива о машинном оборудовании Директива ErP 2009/125/EC Директива ATEX 2014/34/EU Директива RoHS 2002/95/EC
Таблица 1.3 Директивы ЕС, применимые к преобразователям частоты
1) Соответствие требованиям директивы о машинном оборудовании требуется только для преобразователей частоты с интегрированными защитными функциями.
Декларации соответствия доступны по запросу.
1)
1.8.1.1 Директива по низковольтному оборудованию
Директива по низковольтному оборудованию относится ко всему электрическому оборудованию, в котором используются напряжения в диапазонах 50–1000 В перем. тока или 75–1600 В пост. тока.
Цель директивы — обеспечить безопасность людей и исключить повреждение имущества при условии установки, обслуживания и эксплуатации электрооборудования в соответствии с его целевым предназначением.
1.8.1.2 Директива по электромагнитной совместимости
Цель директивы по электромагнитной совместимости (ЭМС) — уменьшить электромагнитные помехи и улучшить устойчивость электрооборудования и установок к таким помехам. Базовое требование по защите из директивы по электромагнитной совместимости состоит в том, что устройства, которые создают электромагнитные помехи (ЭП) или на работу которых могут влиять ЭП, должны конструироваться таким образом, чтобы ограничить создаваемые электромагнитные помехи. Устройства должны иметь приемлемый уровень устойчивости к ЭП при условии правильной установки и обслуживания, а также использования по назначению.
2014/32/EU
На устройствах, используемых по отдельности или в составе системы, должна быть маркировка CE. Системы не обязательно должны иметь маркировку CE, однако должны соответствовать основным требованиям по защите, изложенным в директиве по ЭМС.
1.8.1.3 Директива о машинном оборудовании
Цель директивы о машинном оборудовании — обеспечить безопасность людей и исключить повреждение имущества при условии использования механического оборудования согласно его целевому предназначению. Директива о машинном оборудовании относится к машинам, состоящим из набора соединенных между собой компонентов или устройств, как минимум одно из которых способно физически двигаться.
Преобразователи частоты с интегрированными защитными функциями должны отвечать требованиям директивы о машинном оборудовании. Преобразователи частоты без функции защиты не подпадают под действие данной директивы. Если преобразователь частоты входит состав системы механизмов, Danfoss может предоставить информацию по вопросам безопасности, связанным с преобразователем частоты.
В случае использования преобразователей частоты в машинах, в которых имеется хотя бы одна движущаяся часть, изготовитель машины должен представить декларацию, подтверждающую соответствие всем уместным законодательным нормам и мерам предосторожности.
1.8.1.4 Директива ErP
Директива ErP — это европейская директива по экологичному дизайну для связанных с энергетикой изделий. Директива задает требования экологичного дизайна для относящихся к энергетике изделий, включая преобразователи частоты. Цель директивы — повысить энергоэффективность и степень защиты окружающей среды, в то же время увеличивая безопасность источников питания. Влияние на окружающую среду относящихся к энергетике изделий включает потребление энергии в течение всего жизненного цикла изделия.
1 1
MG16G250 Danfoss A/S © 08/2015 Все права защищены. 11
1
2
130BD832.10
Введение
VLT® Refrigeration Drive FC 103
11
1.8.2 Соответствие стандартам, обозначаемое символом C-tick
Рисунок 1.2 Знак C-tick
Знак C-tick обозначает выполнение норм действующих технических стандартов по электромагнитной совместимости (ЭМС). Соответствие требованиям C-tick обязательно для поставки электрических и электронных устройств на рынки Австралии и Новой Зеландии.
Нормативы C-tick относятся к кондуктивным и излучаемым помехам. Для преобразователей частоты используйте предельные значения излучений, указанные в EN/IEC 61800-3.
По запросу может быть предоставлена декларация соответствия.
Перейдите на сайт vlt-marine.danfoss.com/support/type- approval-certicates/ для получения дополнительной информации по соответствию требованиям использования на море.
Не устанавливайте сетевой выключатель.
Установите для параметра
параметр 14-50 Фильтр ВЧ-помех значение [1] Включена
Удалите все заглушки реле с надписью RELAY
(РЕЛЕ). См. Рисунок 1.4.
Проверьте какие установлены дополнительные
реле (если есть). Единственное дополнительное релейное устройство, которое допускается использовать, — это плата расширения
релейных выходов VLT® Extended Relay Card MCB 113.
1.8.3 Соответствие техническим условиям UL
Сертификация UL
Рисунок 1.3 UL
УВЕДОМЛЕНИЕ
Преобразователи частоты, рассчитанные на 525–690 В, не имеют сертификации UL.
Преобразователь частоты удовлетворяет требованиям UL 508C, касающимся тепловой памяти. Подробнее см. глава 2.6.2 Тепловая защита двигателя.
1.8.4 Соответствие требованиям использования на море (ADN)
Модули с уровнем пылевлагозащиты IP55 (NEMA 12) и выше предотвращают появление искр и классифицируются как электрические аппараты с ограниченной взрывоопасностью в соответствии с Европейским соглашением о международной перевозке опасных грузов по водным путям (ADN).
1, 2 Заглушки реле
Рисунок 1.4 Расположение заглушек реле
Декларация изготовителя доступна по требованию.
Чтобы предотвратить появление искр в устройствах со степенью защиты IP20/шасси, IP21/NEMA 1 или IP54, примите следующие меры.
12 Danfoss A/S © 08/2015 Все права защищены. MG16G250
Введение Руководство по проектированию
1.8.5 Правила экспортного контроля
Преобразователи частоты могут подлежать действию региональных и/или национальных норм экспортного контроля.
Преобразователи частоты, подлежащие действию правил экспортного контроля, обозначаются номером ECCN.
Номер правил указывается в сопроводительной документации преобразователя частоты.
В случае ре-экспорта соответствие действующим правилам экспортного контроля обеспечивается экспортером.
1.9 Техника безопасности
1.9.1 Общие принципы техники безопасности
При неправильном обращении преобразователи частоты потенциально могут быть смертельно опасными, поскольку содержат высоковольтные компопненты. Монтаж и эксплуатация этого оборудования должны выполняться только квалифицированным персоналом. Запрещается проводить любые ремонтные работы без предварительного обесточивания преобразователя частоты и без ожидания установленного промежутка времени для рассеяния сохраненной электрической энергии.
Строгое соблюдение мер предосторожности и рекомендаций по технике безопасности обязательны при эксплуатации преобразователя частоты.
Правильная и надежная транспортировка, хранение, монтаж, эксплуатация и обслуживание необходимы для беспроблемной и безопасной работы преобразователя частоты. Монтаж и эксплуатация этого оборудования должны выполняться только квалифицированным персоналом.
ВНИМАНИЕ!
ВЫСОКОЕ НАПРЯЖЕНИЕ!
Преобразователи частоты, подключенные к сети переменного тока, источнику постоянного тока или цепи разделения нагрузки, находятся под высоким напряжением. Установка, пусконаладка и техобслуживание должны выполняться квалифицированным персоналом; несоблюдение этого требования может привести к летальному исходу или получению серьезных травм.
Установка, пусконаладка и техническое
обслуживание должны производиться только квалифицированным персоналом.
ВНИМАНИЕ!
НЕПРЕДНАМЕРЕННЫЙ ПУСК
Если преобразователь частоты подключен к сети питания переменного тока, источнику переменного тока или цепи разделения нагрузки, двигатель может включиться в любой момент. Случайный пуск во время программирования, техобслуживания или ремонтных работ может привести к летальному исходу, получению серьезных травм или порче имущества. Двигатель может запуститься внешним переключателем, командой по шине последовательной связи, входным сигналом задания с LCP либо после устранения неисправности. Чтобы предотвратить случайный пуск двигателя:
Отсоедините преобразователь частоты от
сети.
Перед программированием параметров
обязательно нажмите на LCP кнопку [O/ Reset] (Выкл./Сброс).
Следует полностью завершить подключение
проводки и монтаж компонентов преобразователя частоты, двигателя и любого ведомого оборудования, прежде чем подключать преобразователь частоты к сети переменного тока, источнику постоянного тока или цепи разделения нагрузки.
1 1
Квалифицированный персонал определяется как обученный персонал, уполномоченный проводить монтаж, ввод в эксплуатацию и техническое обслуживание оборудования, систем и цепей в соответствии с применимыми законами и правилами. Кроме того, персонал должен хорошо знать указания и правила безопасности, описанные в этих инструкциях по эксплуатации.
MG16G250 Danfoss A/S © 08/2015 Все права защищены. 13
Введение
VLT® Refrigeration Drive FC 103
11
ВНИМАНИЕ!
ВРЕМЯ РАЗРЯДКИ
В преобразователе частоты установлены конденсаторы постоянного тока, которые остаются заряженными даже после отключения сетевого питания. Высокое напряжение может присутствовать даже в том случае, если светодиоды предупреждений погасли. Несоблюдение установленного периода ожидания после отключения питания перед началом обслуживания или ремонта может привести к летальному исходу или серьезным травмам.
1. Остановите двигатель.
2. Отключите сеть переменного тока, двигатели с постоянными магнитами и дистанционно расположенные источники питания звена постоянного тока, в том числе резервные аккумуляторы, ИБП и подключения к сети постоянного тока других преобразователей частоты.
3. Перед выполнением работ по обслуживанию и ремонту следует дождаться полной разрядки конденсаторов. Время ожидания указано в Таблица 1.4.
Напряжение [В] Минимальное время выдержки (в
минутах)
4 15
200–240 1,1–3,7 кВт 5,5–45 кВт 380–480 1,1–7,5 кВт 11–90 кВт 525–600 1,1–7,5 кВт 11–90 кВт
Таблица 1.4 Время разрядки
ВНИМАНИЕ!
ОПАСНОСТЬ ТОКА УТЕЧКИ
Токи утечки превышают 3,5 мА. Неправильное заземление преобразователя частоты может привести к летальному исходу или серьезным травмам.
Правильное заземление оборудования
должно быть устроено сертифицированным специалистом-электромонтажником.
ВНИМАНИЕ!
ОПАСНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ
Прикосновение к вращающимся валам и электрическому оборудованию может привести к летальному исходу или серьезным травмам.
Обеспечьте, чтобы монтаж, пусконаладка и
техническое обслуживание выполнялись только обученным и квалифицированным персоналом.
Убедитесь, что электромонтажные работы
выполняются в соответствии с государственными и местными электротехническими нормами.
Соблюдайте процедуры, описанные в
настоящем руководстве.
ВНИМАНИЕ!
НЕПРЕДНАМЕРЕННОЕ ВРАЩЕНИЕ ДВИГАТЕЛЯ САМОВРАЩЕНИЕ
Случайное вращение электродвигателей с постоянными магнитами генерирует напряжение и может заряжать цепи преобразователя, что может привести к смертельному исходу, серьезным травмам или повреждению оборудования.
Для предотвращения случайного вращения
убедитесь, что двигатели с постоянными магнитами заблокированы.
ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ
ОПАСНОСТЬ В СЛУЧАЕ ВНУТРЕННЕГО ОТКАЗА
Если преобразователь частоты не закрыт должным образом, внутренняя неисправность в преобразователе частоты может привести к серьезным травмам.
Перед включением в сеть убедитесь, что все
защитные крышки установлены на свои места и надежно закреплены.
14 Danfoss A/S © 08/2015 Все права защищены. MG16G250
130BD889.10
60
50
40
30
20
10
H
s
0 100 200 300 400
(mwg)
1350rpm
1650rpm
0
10
20
30
(kW)
40
50
60
200100 300
(
m3 /h
)
(
m3 /h
)
400
1350rpm
1650rpm
P
shaft
1
Обзор изделия Руководство по проектированию
2 Обзор изделия
2.1 Введение
2.1.2 Энергосбережение
2 2
В этой главе представлены общие сведения об основных узлах и контурах преобразователя частоты. В ней описываются внутренние электрические функции и функции обработки сигналов. Приводится также описание внутренней структуры управления.
Кроме того, описываются автоматизированные и дополнительные функции преобразователя частоты, позволяющие разрабатывать стабильно эксплуатируемые системы с расширенными функциями управления и отчетности о состоянии.
2.1.1 Специализация продукта для применения в холодильных системах
VLT® Refrigeration Drive FC 103 разработан для применения в холодильных системах. Интегрированный мастер настройки под конкретное применение инструктирует пользователя в процессе ввода в эксплуатацию. В числе его стандартных и дополнительных функций:
Многозонное каскадное управление
Управление нейтральной зоной.
Плавающее управление температурой
конденсации.
Регулирование маслоподъема.
Управление испарителем с множественной
обратной связью.
Каскадное управление
Обнаружение работы всухую.
Обнаружение конца характеристики
Чередование двигателей
STO.
Режим ожидания.
Защита паролем
Защита от перегрузки
Интеллектуальное логическое управление
Мониторинг нижнего предела скорости.
Произвольно программируемые
информационные, предупреждающие тексты и тексты оповещений.
По сравнению с другими системами и технологиями управления, преобразователь частоты является энергетически оптимальной системой управления вентиляторами и насосами.
При использовании преобразователя частоты для управления расходом, снижение скорости насоса на 20 % ведет к сокращению потребления электроэнергии на 50 % в типовых применениях. На Рисунок 2.1 показан пример сокращения потребления электроэнергии.
1 Энергосбережение
Рисунок 2.1 Пример: энергосбережение
MG16G250 Danfoss A/S © 08/2015 Все права защищены. 15
n
100%
50%
25%
12,5%
50% 100%
80%
80%
175HA208.10
Power ~n
3
Pressure ~n
2
Flow ~n
500
[h]
t
1000
1500
2000
200100 300
[m
3
/h]
400
Q
175HA210.11
Обзор изделия
VLT® Refrigeration Drive FC 103
2.1.3 Пример энергосбережения
Предполагается одинаковая эффективность во всем диапазоне скоростей.
Как показано на Рисунок 2.2, управление расходом
22
осуществляется с помощью изменения скорости насоса (измеряемой в оборотах в минуту). При уменьшении скорости только на 20 % относительно номинальной скорости расход уменьшается также на 20 %. Расход прямо пропорционален скорости. Потребление же электроэнергии снижается почти на 50 %. Если система предназначена для обеспечения 100­процентного расхода лишь в течение нескольких дней в
Q = расход P = мощность Q1 = расход 1 P1 = мощность 1 Q2 = пониженный расход P2 = пониженная мощность H = давление n = регулируемая скорость
вращения H1 = давление 1 n1 = скорость 1 H2 = пониженное давление n2 = пониженная скорость
вращения
году, а в остальное время расход составляет менее 80 % от номинального, количество сэкономленной
Таблица 2.1 Законы подобия
электроэнергии даже превышает 50 %.
2.1.4 Пример расхода, изменяющегося в
На Рисунок 2.2 показана зависимость расхода, давления и энергопотребления от скорости (об/мин) для центробежных насосов.
течение 1 года
Этот пример рассчитан на основании характеристик насоса, полученных из листа его технических данных, показанных в Рисунок 2.4.
Полученные результаты показывают, что при данном распределении расхода экономия за год превышает 50 %, см. Рисунок 2.3. Срок окупаемости зависит от стоимости одного киловатт-часа и стоимости преобразователя частоты. В этом примере срок окупаемости составляет менее года, если сравнивать с вариантом, использующим клапаны и постоянную скорость.
Рисунок 2.2 Законы подобия для центробежных насосов
Q
n
1
Расход: 
Давление: 
Мощность: 
16 Danfoss A/S © 08/2015 Все права защищены. MG16G250
1
 = 
Q
n
2
2
n n
 = 
2
1
2
3
n
1
n
2
H
1
 = 
H
2
P
1
P
2
t [ч] Продолжительность расхода. См. также
Таблица 2.2.
Q [м³/ч] Расход
Рисунок 2.3 Распределение расхода в течение 1 года (длительность и объемы)
Обзор изделия Руководство по проектированию
2.1.5 Улучшенное управление
Рисунок 2.4 Потребление энергии для различных скоростей
Использование преобразователя частоты для регулирования расхода или давления в системе дает более высокое качество управления. Преобразователь частоты может изменять скорость вращения компрессора, вентилятора или насоса, обеспечивая плавное регулирование расхода и давления. Кроме того, преобразователь частоты способен быстро адаптировать скорость вращения компрессора, вентилятора или насоса к новым значениям расхода или давления в системе. Благодаря использованию встроенного ПИ-регулятора обеспечивается простое управление процессом (расходом, уровнем или давлением).
2.1.6 Пускатель типа «звезда/ треугольник» или устройство плавного пуска
Для пуска мощных двигателей во многих странах используются устройства ограничения пускового тока. В более традиционных системах используется пускатель с переключением обмоток двигателя со звезды на треугольник или устройство плавного пуска. При использовании преобразователя частоты такие устройства пуска не требуются.
2 2
РасходРаспределениеРегулирование с
помощью клапана
% Продолж
ительнос
[м³/ч] [ч] [кВт] [кВт-ч] [кВт] [кВт-ч]
350 5 438
300 15 1314 38,5 50,589 29,0 38,106 250 20 1752 35,0 61,320 18,5 32,412 200 20 1752 31,5 55,188 11,5 20,148 150 20 1752 28,0 49,056 6,5 11,388 100 20 1752
1008760 275,064 26,801
Σ
Таблица 2.2 Результат
1) Показания мощности в точке A1.
2) Показания мощности в точке B1.
3) Показания мощности в точке C1.
Мощн
ость
ть
42,5
23,0
1)
2)
Потреб-
ление
18,615
40,296
Управление
с помощью
преобразователя
частоты
Мощн
42,5
ость
3,5
1)
3)
Потреб-
ление
18,615
6,132
Как показано на рисунке Рисунок 2.5, преобразователь частоты не потребляет ток, превышающий номинальный.
MG16G250 Danfoss A/S © 08/2015 Все права защищены. 17
Full load
% Full-load current
& speed
500
100
0
0 12,5 25 37,5 50Hz
200
300
400
600
700
800
4
3
2
1
175HA227.10
Обзор изделия
22
1
VLT® Refrigeration Drive FC 103 2 Пускатель типа «звезда/треугольник» 3 Устройство плавного пуска 4 Пуск непосредственно от сети
Рисунок 2.5 Пусковой ток
Описание работы
2.2
Преобразователь частоты обеспечивает подачу из сети регулируемого количества переменного тока на двигатель для регулирования частоты вращения этого двигателя. Преобразователь частоты подает на двигатель ток переменной частоты и напряжения.
Преобразователь частоты можно поделить на четыре основных модуля:
Выпрямитель
Промежуточная цепь шины постоянного тока
Инвертор
Модуль управления и регулирования
На Рисунок 2.6 представлена блок-схема внутренних
VLT® Refrigeration Drive FC 103
ОбластьНазвание Функции
Вход сетевого
1
питания
2 Выпрямитель
Шина
3
постоянного тока
Реакторы
4
постоянного тока
Конденсаторная
5
батарея
6 Инвертор
Выходной
7
сигнал на двигатель
3-фазное питание
преобразователя частоты от сети переменного тока.
Выпрямительный мост
преобразовывает переменный ток на входе в постоянный ток для подачи питания на инвертор.
Промежуточная цепь шины
постоянного тока использует постоянный ток.
Фильтруют напряжение
промежуточной цепи постоянного тока.
Обеспечивают защиту от
переходных процессов в сети.
Уменьшают эффективное
значение тока.
Повышают коэффициент
мощности, передаваемой обратно в сеть.
Уменьшают гармоники на входе
переменного тока.
Сохраняет энергию постоянного
тока.
Обеспечивает защиту от скачков
при краткосрочной потере мощности.
Преобразовывает постоянный
ток в переменный ток на выходе с формой колебаний, регулируемой широтно­импульсной модуляцией (ШИМ), для управления электродвигателем.
Регулируемое 3-фазное выходное
питание на двигатель.
компонентов преобразователя частоты.
18 Danfoss A/S © 08/2015 Все права защищены. MG16G250
Inrush
R inr
Load sharing -
Load sharing +
LC Filter ­(5A)
LC Filter + (5A)
Brake Resistor
130BA193.14
M
L2 92
L1 91
L3 93
89(+)
88(-)
R+ 82
R­81
U 96
V 97
W 98
P 14-50 R Filter
Обзор изделия Руководство по проектированию
ОбластьНазвание Функции
Выполняет мониторинг входного
питания, внутренней обработки, выходного тока и тока двигателя для обеспечения эффективности работы и управления.
Управляющая
8
схема
Рисунок 2.6 Блок-схема преобразователя частоты
Выполняет мониторинг и
исполнение команд интерфейса пользователя и внешних команд.
Обеспечивает вывод состояния и
контроль работы.
2.2.1 Структура и принцип управления
Преобразователь частоты выпрямляет сетевое
переменное напряжение, преобразуя его в постоянное напряжение.
Постоянное напряжение преобразуется в
переменный ток с регулируемой амплитудой и частотой.
Преобразователь частоты подает на двигатель изменяющиеся напряжение/ток и частоту, благодаря чему обеспечивается плавное регулирование скорости вращения стандартных трехфазных асинхронных двигателей и неявнополюсных двигателей с постоянным магнитами.
Преобразователь частоты может использовать различные принципы управления двигателем, включая режим U/f для специальных двигателей и векторное управление напряжением (VVC+). Поведение при коротком замыкании преобразователя частоты зависит от трех преобразователей тока в фазах двигателя.
2 2
Рисунок 2.7 Структура преобразователя частоты
2.3 Последовательность работы
2.3.1 Секция выпрямителя
2.3.2 Промежуточная секция
Пройдя через секцию выпрямителя, напряжение поступает на промежуточную секцию. Выпрямленное
Когда сетевое питание подается на преобразователь частоты, оно проходит через входные клеммы (L1, L2 и L3). В зависимости от конфигурации блока, питание затем подается на разъединитель и/или дополнительное устройство фильтрации ВЧ-помех.
напряжение сглаживается в контуре фильтра, состоящем из катушки индуктивности шины постоянного тока и батареи конденсаторов шины постоянного тока.
Катушка индуктивности шины постоянного тока обеспечивает продольное полное сопротивление к изменению тока. Это способствует процессу фильтрации и снижает гармонические искажения на форме входного сигнала переменного тока, свойственные цепи выпрямителя.
MG16G250 Danfoss A/S © 08/2015 Все права защищены. 19
130BB153.10
100%
0%
-100%
100%
P 3-13 Reference site
Local reference scaled to RPM or Hz
Auto mode
Hand mode
LCP Hand on, o and auto on keys
Linked to hand/auto
Local
Remote
Reference
Ramp
P 4-10 Motor speed direction
To motor control
Reference handling Remote reference
P 4-13 Motor speed high limit [RPM]
P 4-14 Motor speed high limit [Hz]
P 4-11 Motor speed low limit [RPM]
P 4-12 Motor speed low limit [Hz]
P 3-4* Ramp 1 P 3-5* Ramp 2
Обзор изделия
VLT® Refrigeration Drive FC 103
2.3.3 Секция инвертора
В конфигурации, отображенной на Рисунок 2.8, преобразователь частоты работает в режиме с
22
вращения и задания скорости, IGBT начинают переключение для создания выходной формы сигнала. Сигнал этой формы, сформированный по принципу PWM VVC+ Danfoss в плате управления, обеспечивает оптимальные характеристики и минимум потерь в двигателе.
2.4 Структуры управления
2.4.1 Разомкнутый контур структуры управления
В секции инвертора, после получения команды
разомкнутым контуром. Он принимает входные сигналы как от LCP (Ручной режим), так и сигналы от удаленного источника (Автоматический режим). Сигнал (задание скорости) получен и изменен в соответствии со следующими образом параметрами:
Запрограммированные минимальный и
максимальный пределы скорости (в об/мин и Гц).
Время разгона и замедления.
Направление вращения двигателя.
Затем задание передается далее для управления
При работе в режиме с разомкнутым контуром
двигателем.
преобразователь частоты может управляться вручную с панели местного управления (LCP) или дистанционно через аналоговые/цифровые входы или по последовательной шине.
Рисунок 2.8 Блок-схема режима разомкнутого контура
2.4.2 Замкнутый контур структуры управления
устройства управления. Для внешнего мониторинга системы при независимой работе в замкнутом контуре преобразователь может выдавать сообщения о
В режиме замкнутого контура внутренний ПИД­регулятор позволяет преобразователю частоты обрабатывать системные задания и сигналы обратной
состоянии и аварийные сообщения, а также реализовывать функции с помощью ряда других программируемых опций.
связи и действовать в качестве независимого
20 Danfoss A/S © 08/2015 Все права защищены. MG16G250
Обзор изделия Руководство по проектированию
Рисунок 2.9 Блок-схема регулятора с замкнутым контуром
2 2
Рассмотрим, например, насосную систему, в которой скорость насоса регулируется таким образом, чтобы статическое давление в трубопроводе оставалось постоянным (см. Рисунок 2.9). Преобразователь частоты получает сигнал обратной связи от датчика, установленного в системе. Сигнал обратной связи сравнивается с величиной задания уставки и определяет рассогласование (ошибку) между этими сигналами, если таковое существует. После этого привод изменяет скорость двигателя, чтобы устранить рассогласование.
Заданное значение статического давления является сигналом задания для преобразователя частоты. Датчик давления измеряет текущее статическое давление в трубопроводе и подает измеренное значение на преобразователь частоты в качестве сигнала обратной связи. Если сигнал обратной связи больше задания уставки, преобразователь частоты замедляет вращение, снижая давление. Аналогично, если давление в трубопроводе ниже задания уставки, преобразователь частоты увеличивает скорость, увеличивая давление, создаваемое насосом.
Хотя значения по умолчанию для преобразователя частоты в замкнутом контуре обычно обеспечивают удовлетворительные рабочие характеристики, управление системой часто удается оптимизировать настройкой некоторых параметров ПИД-управления. Для выполнения этой оптимизации используется функция автоматической настройки.
Среди других программируемых функций:
Инверсное регулирование — скорость
двигателя повышается при высоком сигнале обратной связи. Это полезно в системах с компрессорами, где нужно увеличивать
скорость, если давление/температура очень велики.
Пусковая частота позволяет системе быстро
достичь рабочего состояния, прежде чем управление будет передано ПИД-регулятору.
Встроенный фильтр нижних частот — снижает
помехи в сигнале обратной связи.
2.4.3 Местное (Ручной режим) и дистанционное (Автоматический режим) управление
Преобразователь частоты управляется вручную с панели местного управления (LCP) или дистанционно через аналоговые/цифровые входы или по последовательной шине.
Активное задание и режим конфигурирования
Активным может быть местное или дистанционное задание. По умолчанию используется дистанционное задание.
Чтобы использовать местное задание,
установите Ручной режим. Чтобы установить Ручной режим, настройте значения параметров
в группе параметров 0-4* Клавиатура LCP. Дополнительную информацию см. в руководстве по программированию.
Чтобы использовать дистанционное задание,
установите Автоматический режим, который является режимом по умолчанию. В Автоматическом режиме можно управлять преобразователем частоты с помощью цифровых входов и по различным последовательным каналам связи (RS485, USB или по дополнительной периферийной шине).
На Рисунок 2.10 показан режим
конфигурирования в результате выбора активного задания, местного или дистанционного.
На Рисунок 2.11 показан ручной режим
конфигурирования для местного задания.
MG16G250 Danfoss A/S © 08/2015 Все права защищены. 21
Remote reference
Local reference
Auto mode
Hand mode
Linked to hand/auto
Local
Remote
Reference
130BA245.11
LCP Hand on, o and auto on keys
P 3-13 Reference site
130BD893.10
open loop
Scale to
RPM or
Hz
Scale to
closed loop
unit
closed loop
Local
ref.
Local
reference
Conguration
mode
P 1-00
Обзор изделия
VLT® Refrigeration Drive FC 103
22
[Hand On] [Auto On] Кнопки LCP
Ручной Связанное Ручн/Авто Местное Hand (Ручной) O (Выкл.) Автоматический Связанное Ручн/Авто Дистанционное Auto (Авто)O (Выкл.) Все кнопки Местное Местное Все кнопки Дистанционное Дистанционное
Таблица 2.3 Конфигурации с местным и дистанционным заданием
Рисунок 2.10 Активное задание
Параметр 3-13 Место
задания
Связанное Ручн/Авто Местное
Связанное Ручн/Авто Дистанционное
Активное задание
2.4.4 Формирование задания
Формирование задания имеет место как при управлении в режиме разомкнутого контура, так и в режиме замкнутого контура.
Внутренние и внешние задания
В преобразователе частоты может программироваться до 8 предустановленных заданий. Активное внутреннее предустановленное задание можно выбрать извне с помощью цифровых входов или по шине последовательной связи.
Также на преобразователь может подаваться внешнее задание, чаще всего через аналоговый управляющий вход. Результирующее внешнее задание образуется суммированием всех источников задания и задания по шине. В качестве активного задания может быть выбрано следующее:
Внешнее задание
Предустановленное задание
Уставка
Сумма трех вышеперечисленных заданий.
Рисунок 2.11 Ручной режим конфигурирования
Принцип управления применением
И дистанционное задание, и местное задание активны в любое время. Оба задания не могут быть активны одновременно. Принцип прикладного управления (т. е. разомкнутый контур или замкнутый контур) устанавливается в параметр 1-00 Режим конфигурирования, как показано в Таблица 2.3. Если включено местное задание, установите принцип прикладного управления в параметр 1-05 Local Mode Conguration. Место задания устанавливается в параметр 3-13 Место задания, как показано в Таблица 2.3.
Дополнительную информацию см. в руководстве по программированию.
22 Danfoss A/S © 08/2015 Все права защищены. MG16G250
Активное задание можно масштабировать.
Масштабированное задание вычисляется следующим образом:
Задание = X + X  × 
Где: Х — внешнее задание, предустановленное задание или сумма этих заданий, а Y — параметр 3-14 Предустановл.относительное задание в [%].
Если значение Y, параметр 3-14 Предустановл.относительное задание, установлено равным 0 %, функция масштабирования на задание действовать не будет.
Y
100
Обзор изделия Руководство по проектированию
Дистанционное задание
Дистанционное задание содержит следующие элементы (см. Рисунок 2.12):
Предустановленные задания
Внешние задания:
- Аналоговые входы
- Частотно-импульсные входы
- Входы цифрового потенциометра
- Задания шины последовательной
связи
Предустановленное относительное задание
Уставка, управляемая обратной связью
2 2
Рисунок 2.12 Формирование дистанционного задания
MG16G250 Danfoss A/S © 08/2015 Все права защищены. 23
Обзор изделия
VLT® Refrigeration Drive FC 103
2.4.5 Формирование обратной связи
22
Функцию формирования сигнала обратной связи можно конфигурировать таким образом, чтобы она работала с приложениями, требующими усовершенствованного управления, например с несколькими уставками и несколькими типами обратной связи (см. Рисунок 2.13). Обычно используются три типа управления:
Одна зона, одна уставка
Этот тип управления является базовым при конфигурации обратной связи. Уставка 1 прибавляется к любому другому заданию (если оно имеется) и выбирается сигнал обратной связи.
Несколько зон, одна уставка
При этом типе управления используется 2 или 3 датчика обратной связи, но только одна уставка. Сигналы обратной связи могут складываться, вычитаться или усредняться. Кроме того, может использоваться максимальное или минимальное значение. В этой конфигурации используется только уставка 1.
Несколько зон, уставка/обратная связь
Скоростью преобразователя частоты управляет пара уставка/сигнал обратной связи с наибольшей разностью. Максимум стремится поддерживать все зоны на уровне или ниже соответствующих уставок, а минимум — на уровне или выше соответствующих уставок.
Пример
Применение с 2 зонами, 2 уставками Уставка зоны 1 равна 15 бар, а сигнал обратной связи равен 5,5 бар. Уставка зоны 2 равна 4,4 бар, а сигнал обратной связи эквивалентен 4,6 бар. Если выбран максимум, на ПИД­регуляторе устанавливаются уставка и сигнал обратной связи зоны 2, поскольку она имеет меньшую разность (сигнал обратной связи больше уставки, т. е. разность отрицательная). Если выбран минимум, на ПИД­регуляторе устанавливаются уставка и сигнал обратной связи зоны 1, поскольку она имеет большую разность (сигнал обратной связи меньше уставки, т. е. разность положительная).
Рисунок 2.13 Блок-схема обработки сигнала обратной связи
24 Danfoss A/S © 08/2015 Все права защищены. MG16G250
Обзор изделия Руководство по проектированию
Преобразование обратной связи
В некоторых применениях полезно использовать преобразование сигнала обратной связи. Один из примеров — использование сигнала давления для формирования сигнала обратной связи по расходу. Поскольку квадратный корень из давления пропорционален расходу, квадратный корень из сигнала давления дает величину, пропорциональную расходу, см. Рисунок 2.14.
Рисунок 2.14 Преобразование обратной связи
2.5 Автоматические рабочие функции
Автоматические рабочие функции активны сразу после включения преобразователя частоты. Большинство из них не требуют программирования или настройки. Учет наличия этих функций может помочь при оптимизации конструкции системы, а также, возможно, исключить введение избыточных компонентов или функционала.
Более подробное описание любых требуемых настроек, в частности параметров двигателя, см. в руководстве по программированию.
В преобразователе частоты имеется ряд встроенных защитных функций, которые защищают сам преобразователь и приводимый им двигатель.
2.5.1 Защита от короткого замыкания
Двигатель (межфазное)
Преобразователь частоты имеет защиту от короткого замыкания на стороне двигателя, основанную на измерении тока в каждой из трех фаз двигателя или в цепи постоянного тока. Короткое замыкание между двумя выходными фазами приводит к перегрузке инвертора по току. Инвертор отключается, когда ток короткого замыкания превышает допустимое значение (аварийный сигнал 16, отключение с блокировкой).
Сторона сети
Правильно работающий преобразователь частоты ограничивает ток, который он потребляет из источника питания. На случай выхода из строя компонентов внутри преобразователя частоты (первая неисправность) в качестве защиты используйте
предохранители и/или автоматические выключатели на стороне питания. Дополнительную информацию см. в
глава 7.8 Предохранители и автоматические выключатели.
УВЕДОМЛЕНИЕ
Для обеспечения соответствия IEC 60364 (CE) и NEC 2009 (UL) обязательно требуется использовать предохранители и/или автоматические выключатели.
2.5.2 Защита от превышения напряжения
Превышение напряжения, создаваемое двигателем
Когда двигатель работает как генератор, напряжение в цепи постоянного тока увеличивается. Это происходит в следующих случаях.
Нагрузка раскручивает двигатель (при
постоянной выходной частоте преобразователя), например нагрузка отдает энергию двигателю.
В процессе замедления (уменьшения скорости)
при большом моменте инерции, низком трении и слишком малом времени для замедления, недостаточном для рассеивания энергии в виде потерь в преобразователе частоты, двигателе и установке.
Неверная настройка компенсации скольжения
может привести к повышению напряжения в цепи постоянного тока.
Противо-ЭДС при работе двигателя с
постоянными магнитами. При выбеге на больших оборотах противо-ЭДС от двигателя с постоянными магнитами потенциально может превысить максимально допустимое напряжение преобразователя частоты, что может стать причиной поломки. Чтобы предотвратить эту ситуацию, значение
параметр 4-19 Макс. выходная частота
автоматически ограничивается исходя из результатов внутреннего расчета, основанного на значениях параметр 1-40 Противо-ЭДС при
1000 об/мин, параметр 1-25 Номинальная скорость двигателя и параметр 1-39 Число полюсов двигателя.
УВЕДОМЛЕНИЕ
Во избежание разгона двигателя до слишком больших скоростей (например, вследствие чрезмерного самовращения или неконтролируемого расхода воды) необходимо оснастить преобразователь частоты тормозным резистором.
Контроль перенапряжения может осуществляться с помощью функции торможения (параметр 2-10 Функция торможения) и/или с помощью функции контроля
2 2
MG16G250 Danfoss A/S © 08/2015 Все права защищены. 25
Обзор изделия
VLT® Refrigeration Drive FC 103
перенапряжения (параметр 2-17 Контроль перенапряжения).
22
Контроль перенапряжения (OVC)
Режим контроля перенапряжения (OVC) уменьшает опасность отключения преобразователя частоты при перенапряжении в цепи постоянного тока. Это достигается автоматическим увеличением длительности замедления.
УВЕДОМЛЕНИЕ
Функцию OVC можно активировать для двигателей с постоянными магнитами (PM VVC+).
2.5.3 Обнаружение обрыва фазы двигателя
Функция обнаружения обрыва фазы двигателя (параметр 4-58 Функция при обрыве фазы двигателя) включена по умолчанию, чтобы предотвратить повреждение двигателя в случае обрыва фазы двигателя. Настройка по умолчанию — 1000 мс, но ее можно изменить, чтобы ускорить обнаружение.
2.5.4 Обнаружение асимметрии фаз сети
Работа при значительной асимметрии сети снижает срок службы двигателя. Если двигатель постоянно работает при нагрузке, близкой к номинальной, условия работы считаются жесткими. По умолчанию, в случае асимметрии сети происходит отключение преобразователя частоты (параметр 14-12 Функция при асимметрии сети).
Предел скорости
Определите верхний и нижний пределы диапазона рабочих скоростей с помощью одного или нескольких следующих параметров:
Параметр 4-11 Нижн.предел скор.двигателя[об/
мин].
Параметр 4-12 Нижний предел скорости
двигателя [Гц] и параметр 4-13 Верхн.предел скор.двигателя [об/мин].
Параметр 4-14 Motor Speed High Limit [Hz].
Например, рабочую скорость можно определить как диапазон от 30 до 50/60 Гц. Параметр Параметр 4-19 Макс. выходная частота ограничивает максимальную выходную скорость, которую может обеспечить преобразователь частоты.
ЭТР
ЭТР — это электронная функция, которая на основе внутренних измерений имитирует биметаллическое реле. Характеристика представлена на Рисунок 2.15.
Предел напряжения
При достижении аппаратно заданного уровня напряжения преобразователь частоты отключается для защиты транзисторов и конденсаторов цепи постоянного тока.
Перегрев
Преобразователь частоты содержит встроенные датчики температуры и немедленно реагирует на критические значения в соответствии с аппаратно закодированными пределами.
2.5.7 Автоматическое снижение номинальных характеристик
2.5.5 Коммутация на выходе
Преобразователь частоты непрерывно проверяет Допускается добавление переключателя на выходе между двигателем и преобразователем частоты. Может появиться сообщение о неисправности. Для подхвата вращающегося электродвигателя включите функцию подхвата.
2.5.6 Защита от перегрузки
Предел крутящего момента
Функция предела крутящего момента защищает двигатель от перегрузки независимо от скорости вращения. Предел крутящего момента устанавливается в параметре параметр 4-16 Двиг. режим с огран.
момента или параметр 4-17 Генераторн.режим с огранич.момента, а время до подачи предупреждения
о превышении крутящего момента устанавливается в параметр 14-25 Задер. отк. при пред. крут. мом..
Предел по току
Предел по току регулируется в параметр 4-18 Предел по току.
критические уровни:
Высокую температуру на плате управления или
радиаторе
Высокую нагрузку на двигатель
Повышенное напряжение в цепи постоянного
тока
Нижний предел скорости
При обнаружении критического уровня
преобразователь частоты регулирует частоту
коммутации. При критически высоких внутренних
температурах и низкой скорости двигателя
преобразователи частоты также могут принудительно
переключить метод коммутации с PWM на SFAVM.
26 Danfoss A/S © 08/2015 Все права защищены. MG16G250
Обзор изделия Руководство по проектированию
УВЕДОМЛЕНИЕ
Автоматическое снижение номинальных характеристик происходит иначе, когда для параметра параметр 14-55 Выходной фильтр указано значение [2] Синусоид. фильтр, фиксиров.
2.5.8 Автоматическая оптимизация
энергопотребления
В режиме автоматической оптимизации энергопотребления (АОЭ) преобразователь частоты непрерывно отслеживает нагрузку на двигатель и регулирует выходное напряжение для достижения максимальной эффективности. При небольшой нагрузке напряжение понижается и ток двигателя становится минимальным. Для двигателя преимущества состоят в следующем:
Увеличение КПД.
Снижение нагрева.
Более тихая работа.
Выбирать кривую В/Гц не требуется, так как преобразователь частоты автоматически регулирует напряжение двигателя.
2.5.9 Автоматическая модуляция частоты
коммутации
Преобразователь частоты генерирует короткие электрические импульсы и формирует волну переменного тока. Скорость, с которой проходят эти импульсы, называется частотой коммутации. Низкая частота коммутации (малая периодичность импульсов) вызывает шум в двигателе, поэтому предпочтительно использование более высокой частоты коммутации. Однако высокая частота коммутации приводит нагреву преобразователя частоты, который может ограничить ток, подаваемый на двигатель.
2.5.10 Снижение номинальных характеристик при высокой частоте коммутации
2 2
Преобразователь частоты рассчитан на непрерывную работу при полной нагрузке с частотами коммутации от 3,0 до 4,5 кГц (этот диапазон частот зависит от типоразмера по мощности). Частота коммутации, превышающая максимально допустимые значения этого диапазона, приводит к повышенному теплообразованию в преобразователе частоты и требует понижения выходного тока.
В преобразователе частоты реализована автоматическая функция управления частотой коммутации в зависимости от нагрузки. Эта функция обеспечивает преимущество подачи на двигатель настолько высокой частоты коммутации, насколько это допускается нагрузкой.
2.5.11 Автоматическое снижение номинальных характеристик при избыточной температуре
Автоматическое снижение номинальных характеристик при избыточной температуре действует с целью предотвращения отключения преобразователя частоты при высокой температуре. Внутренние датчики температуры определяют условия работы, защищая силовые компоненты от перегрева. Преобразователь может автоматически снижать частоту коммутации для поддержания рабочей температуры в безопасных пределах. После снижения частоты коммутации преобразователь также может снизить выходную частоту и ток даже на 30 %, чтобы избежать отключения вследствие перегрева.
2.5.12 Автоматическое изменение скорости
Автоматическая модуляция частоты коммутации автоматически регулирует эти характеристики, обеспечивая максимально возможную частоту коммутации без перегрева преобразователя частоты. Благодаря регулируемой высокой частоте коммутации частоте шум от работы двигателя при низких скоростях уменьшается (в этих режимах уменьшение слышимого шума наиболее важно), в то же время при необходимости на двигатель выдается полная выходная мощность.
MG16G250 Danfoss A/S © 08/2015 Все права защищены. 27
Двигатель, который пытается разгонять нагрузку слишком быстро для доступного тока, может вызвать срабатывание защиты преобразователя. То же самое верно и для слишком быстрого замедления. Автоматическое линейное управление разгоном и торможением защищает от таких ситуаций, продлевая время изменения скорости (или, наоборот, замедления) вращения двигателя в соответствии с доступным током.
2.5.13 Контур ограничения тока
Если допустимая нагрузка по току превышает допустимую при нормальном функционировании преобразователя частоты (из-за заниженного размера преобразователя или двигателя), предел по току обеспечивает снижение выходной частоты для
Обзор изделия
VLT® Refrigeration Drive FC 103
замедления двигателя и снижения нагрузки. Доступен регулируемый таймер, который позволяет ограничить длительность работы в этом режиме 60 секундами или
22
менее. По умолчанию задано заводское ограничение в 110 % от номинального тока двигателя, чтобы минимизировать перегрузки от чрезмерного тока.
2.5.14 Характеристики при колебаниях мощности
Преобразователь частоты выдерживает перепады в сети, такие как:
переходные процессы;
моментальные отключения;
кратковременные падения напряжения;
броски напряжения.
Преобразователь частоты автоматически компенсирует отклонения входных напряжений на ±10 % от номинала, обеспечивая полные номинальные мощность и крутящий момент двигателя. Если выбран автоматический перезапуск, после временной потери напряжения преобразователь частоты автоматически включается. При подхвате вращающегося двигателя преобразователь частоты синхронизируется с вращением двигателя перед включением.
2.5.15 Плавный пуск двигателя
Преобразователь частоты подает на двигатель величину тока, необходимую для преодоления инерции нагрузки и раскрутки двигателя до нужной скорости. При этом на неподвижный или медленно вращающийся двигатель не подается полное напряжение электросети, что привело бы к высокому выделения тепла и большому току. Такая встроенная функция плавного пуска функция снижает тепловую нагрузку и механические напряжения, продлевает срок службы двигателя и обеспечивает более тихую работу системы.
2.5.16 Подавление резонанса
вращаются. Это уменьшает шум, повышает эффективность и продлевает срок службы вентилятора.
2.5.18 Соответствие требованиям ЭМС
Электромагнитные помехи или радиочастотные помехи (в случае частот радиодиапазона) — это помехи, которые могут повлиять на работу электрических цепей в связи с электромагнитной индукцией или электромагнитным излучением из внешнего источника. Преобразователь частоты соответствует требованиям стандарта по ЭМС для преобразователей частоты IEC 61800-3, а также требованиям европейского стандарта EN 55011. Чтобы обеспечить соответствие требованиям по уровню излучений стандарта EN 55011, кабель подключения двигателя должен быть экранирован и надлежащим образом заделан. Подробнее о характеристиках ЭМС см. глава 3.2.2 Результаты испытаний на ЭМС (излучение).
2.5.19 Измерение тока на всех трех фазах двигателя
Выходной ток на двигатель непрерывно измеряется по всем 3 фазам для защиты преобразователя частоты и электродвигателя от короткого замыкания, замыканий на землю и потери фазы. Короткое замыкание выхода на землю отслеживается в постоянном режиме. При потере фазы электродвигателя преобразователь частоты немедленно останавливается и выдает сообщение о том, какая фаза потеряна.
2.5.20 Гальваническая развязка клемм управления
Такая изоляция соответствует жестким требованиям PELV (защитное сверхнизкое напряжение) к изоляции. Это означает, что схемы контроллера полностью защищены от входных токов. Для клемм выходных реле требуется отдельное заземление. Такая изоляция соответствует жестким требованиям PELV (защитное сверхнизкое напряжение) к изоляции.
Высокочастотный резонанс в двигателе можно устранить путем демпфирования резонанса. Доступны автоматическое демпфирование и демпфирование выбранной вручную частоты.
2.5.17 Вентиляторы с управлением по температуре
Датчики в преобразователе частоты контролируют температуру внутренних вентиляторов охлаждения. При работе с низкой нагрузкой, в режиме ожидания или резерва охлаждающие вентиляторы часто не
28 Danfoss A/S © 08/2015 Все права защищены. MG16G250
Гальваническая развязка обеспечивается следующими компонентами:
Источник питания, включая развязку сигналов.
Плата драйверов для IGBT, запускающие
трансформаторы и оптопары.
Датчики выходного тока на эффекте Холла.
Функции для пользовательских
2.6 применений
Для улучшения характеристик системы в преобразователе частоты программируются функции для наиболее часто используемых применений. Они
Loading...
+ 142 hidden pages