Danfoss FC 103 Design guide [de]

MAKING MODERN LIVING POSSIBLE

Projektierungshandbuch

VLT® Refrigeration Drive FC 103

1,1–90 kW

www.danfoss.de/vlt

Inhaltsverzeichnis Projektierungshandbuch

Inhaltsverzeichnis

1 Einführung

1.1 Zweck des Projektierungshandbuchs

1.2 Organisation

1.3 Zusätzliche Materialien

1.4 Abkürzungen, Symbole und Konventionen

1.5 Sicherheitssymbole

1.6 Definitionen

1.7 Dokument- und Softwareversion

1.8 Zulassungen und Zertifizierungen

1.8.1 CE-Zeichen 10

1.8.1.1 Niederspannungsrichtlinie 10

1.8.1.2 EMV-Richtlinie 11

1.8.1.3 Maschinenrichtlinie 11

1.8.1.4 EU-Ökodesignrichtlinie 11

1.8.2 C-tick-Konformität (australische EMV-Standards) 11

1.8.3 UL-Konformität 11

1.8.4 Konformität mit Richtlinien in der Schifffahrt 11

1.8.5 Exportkontrollvorschriften 12

1.9 Sicherheit

1.9.1 Allgemeine Leitlinien zur Sicherheit 12

2 Produktübersicht

2.1 Einführung

2.2 Beschreibung des Betriebs

2.3 Funktionsbeschreibung

2.3.1 Gleichrichterteil 18

2.3.2 Zwischenkreisabschnitt 18

2.3.3 Wechselrichter 18

2.4 Regelungsstrukturen

2.4.1 Regelungsstruktur ohne Rückführung 18

2.4.2 Regelungsstruktur (Regelung mit Rückführung) 19

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

2.4.4 Sollwertverarbeitung 21

2.4.5 Istwertverarbeitung 23

2.5 Automatisierte Betriebsfunktionen

2.5.1 Kurzschluss-Schutz 24

2.5.2 Überspannungsschutz 24

2.5.3 Erkennung fehlender Motorphasen 25

2.5.4 Erkennung der Netzphasen-Asymmetrie 25

Inhaltsverzeichnis

VLT® Refrigeration Drive FC 103

2.5.5 Schalten am Ausgang 25

2.5.6 Überlastschutz 25

2.5.7 Automatische Leistungsreduzierung 25

2.5.8 Automatische Energieoptimierung 25

2.5.9 Automatische Taktfrequenzmodulation 26

2.5.10 Automatische Leistungsreduzierung wegen erhöhter Taktfrequenz 26

2.5.11 Automatische Leistungsreduzierung bei Übertemperatur 26

2.5.12 Auto-Rampen 26

2.5.13 Stromgrenzenkreis 26

2.5.14 Ausgleich der Leistungsschwankung 26

2.5.15 Softstart des Motors 26

2.5.16 Resonanzdämpfung 27

2.5.17 Temperaturgeregelte Lüfter 27

2.5.18 EMV-Konformität 27

2.5.19 Strommessung an allen drei Motorphasen 27

2.5.20 Galvanische Trennung der Steuerklemmen 27

2.6 Kundenspezifische Anwendungsfunktionen

2.6.1 Automatische Motoranpassung 27

2.6.2 Thermischer Motorschutz 27

2.6.3 Netzausfall 28

2.6.4 Integrierte PID-Regler 28

2.6.5 Automatischer Wiederanlauf 28

2.6.6 Motorfangschaltung 29

2.6.7 Volles Drehmoment bei gesenkter Drehzahl 29

2.6.8 Frequenzausblendung 29

2.6.9 Motor-Vorheizung 29

2.6.10 Vier programmierbare Parametersätze 29

2.6.11 DC-Bremsung 29

2.6.12 Energiesparmodus 29

2.6.13 Startfreigabe 29

2.6.14 Smart Logic Control (SLC) 30

2.6.15 Funktion “Safe Torque Off” 31

2.7 Fehler-, Warn- und Alarmfunktionen

2.7.1 Betrieb bei Übertemperatur 31

2.7.2 Warnung Sollwert hoch und niedrig 32

2.7.3 Warnung Istwert hoch und niedrig 32

2.7.4 Phasenasymmetrie oder Phasenfehler 32

2.7.5 Warnung Frequenz hoch 32

2.7.6 Warnung Frequenz niedrig 32

2.7.7 Warnung Strom hoch 32

Inhaltsverzeichnis Projektierungshandbuch

2.7.8 Warnung Strom niedrig 32

2.7.9 Warnung “Keine Last/Riemenbruch” 32

2.7.10 Verlust der seriellen Schnittstelle 32

2.8 Benutzerschnittstellen und Programmierung

2.8.1 LCP Bedieneinheit 33

2.8.2 PC-Software 33

2.8.2.1 MCT 10 Konfigurationssoftware 34

2.8.2.2 VLT® Harmonics Calculation Software MCT 31 34

2.8.2.3 Harmonic Calculation Software (HCS) 34

2.9 Instandhaltung

2.9.1 Lagerung 35

3 Systemintegration

3.1 Betriebsbedingungen

3.1.1 Luftfeuchtigkeit 37

3.1.2 Temperatur 37

3.1.3 Kühlung 37

3.1.4 Vom Motor erzeugte Überspannung 38

3.1.5 Störgeräusche 38

3.1.6 Vibrationen und Erschütterungen 38

3.1.7 Aggressive Umgebungen 39

3.1.8 Definitionen der IP-Schutzarten 39

3.1.9 Funkstörungen 40

3.1.10 Konformität von PELV-Isolierung und galvanischer Trennung 41

3.2 EMV, Schutz vor Oberschwingungen und Erdableitstrom

3.2.1 Allgemeine Aspekte von EMV-Emissionen 41

3.2.2 EMV-Prüfergebnisse (Störaussendung) 43

3.2.3 Emissionsanforderungen 44

3.2.4 Störfestigkeitsanforderungen 44

3.2.5 Motorisolation 45

3.2.6 Motorlagerströme 45

3.2.7 Oberschwingungen 46

3.2.8 Erdableitstrom 49

3.3 Energieeffizienz

3.3.1 IES- und IE-Klassen 51

3.3.2 Verlustleistungsdaten und Wirkungsgraddaten 51

3.3.3 Verluste und Wirkungsgrad eines Motors 52

3.3.4 Verluste und Wirkungsgrad eines Antriebssystems 53

3.4 Netzintegration

3.4.1 Netzkonfigurationen und EMV-Auswirkungen 53

Inhaltsverzeichnis

VLT® Refrigeration Drive FC 103

3.4.2 Niederfrequente Netzstörungen 53

3.4.3 Analyse von Netzstörungen 54

3.4.4 Optionen zur Verringerung von Netzstörungen 54

3.4.5 Funkstörungen 55

3.4.6 Einstufung der Einsatzorte 55

3.4.7 Verwendung mit isolierter Eingangsquelle 55

3.4.8 Blindstromkompensation 56

3.4.9 Eingangsstromverzögerung 56

3.4.10 Netztransienten 56

3.4.11 Betrieb mit Notstromgenerator 56

3.5 Motoreinbau

3.5.1 Zu berücksichtigende Faktoren bei der Motorauswahl 57

3.5.2 Sinus- und dU/dt Filter 57

3.5.3 Ordnungsgemäße Motorerdung 57

3.5.4 Motorkabel 57

3.5.5 Motorkabelabschirmung 58

3.5.6 Anschluss von mehreren Motoren 58

3.5.7 Thermischer Motorschutz 60

3.5.8 Ausgangsschütz 60

3.5.9 Energieeffizienz 60

3.6 Zusätzliche Ein- und Ausgänge

3.6.1 Anschlussdiagramm 62

3.6.2 Relaisanschlüsse 63

3.6.3 EMV-konformer elektrischer Anschluss 64

3.7 Planung

3.7.1 Abstand 65

3.7.2 Wandmontage 65

3.7.3 Zugriff 66

3.8 Optionen und Zubehör

3.8.1 Kommunikationsoptionen 69

3.8.2 Eingang/Ausgang, Istwert- und Sicherheitsoptionen 69

3.8.3 Sinusfilter 69

3.8.4 du/dt-Filter 69

3.8.5 Oberschwingungsfilter 69

3.8.6 Gehäuseabdeckung IP21/NEMA Typ 1 70

3.8.7 Gleichtaktfilter 72

3.8.8 LCP-Einbausatz 72

3.8.9 Montagebügel für die Baugrößen A5, B1, B2, C1 und C2 73

3.9 Serielle Schnittstelle RS485

3.9.1 Übersicht 74

Inhaltsverzeichnis Projektierungshandbuch

3.9.2 Netzwerkverbindung 75

3.9.3 RS485-Busabschluss 75

3.9.4 EMV-Schutzmaßnahmen 75

3.9.5 Übersicht zum FC-Protokoll 76

3.9.6 Netzwerkkonfiguration 76

3.9.7 Aufbau der Telegrammblöcke für FC-Protokoll 76

3.9.8 FC-Protokoll – Beispiele 80

3.9.9 Modbus RTU-Protokoll 80

3.9.10 Aufbau der Modbus RTU-Telegrammblöcke 81

3.9.11 Zugriff auf Parameter 85

3.9.12 FC-Steuerprofil 86

3.10 Checkliste zur Auslegung der Anlage

4 Anwendungsbeispiele

4.1 Anwendungsbeispiele

4.2 Ausgewählte Anwendungsfunktionen

4.2.1 SmartStart 94

4.2.2 Start/Stopp 95

4.2.3 Puls-Start/Stopp 95

4.2.4 Potenziometer Sollwert 96

4.3 Anwendungsbeispiele

5 Besondere Betriebsbedingungen

5.1 Leistungsreduzierung

5.2 Manuelle Leistungsreduzierung

5.3 Leistungsreduzierung für lange Motorkabel oder Kabel mit größerem Querschnitt

5.4 Leistungsreduzierung wegen erhöhter Umgebungstemperatur

6 Typencode und Auswahl

102

103

108

6.1 Bestellung

6.1.1 Einführung 108

6.1.2 Typencode 108

6.2 Optionen, Zubehör und Ersatzteile

6.2.1 Bestellnummern: Optionen und Zubehör 109

6.2.2 Bestellnummern: Oberschwingungsfilter 112

6.2.3 Bestellnummern: Sinusfiltermodule, 200-480 V AC 112

6.2.4 Bestellnummern: Sinusfiltermodule 525-600/690 V AC 113

6.2.5 Oberschwingungsfilter 114

6.2.6 Sinusfilter 116

6.2.7 du/dt-Filter 117

6.2.8 Gleichtaktfilter 118

108

109

Inhaltsverzeichnis

VLT® Refrigeration Drive FC 103

7 Technische Daten

7.1 Elektrische Daten

7.1.1 Netzversorgung 3 x 200-240 V AC 119

7.1.2 Netzversorgung 3 x 380–480 V AC 121

7.1.3 Netzversorgung 3 x 525–600 V AC 123

7.2 Netzversorgung

7.3 Motorausgang und Motordaten

7.4 Umgebungsbedingungen

7.5 Kabelspezifikationen

7.6 Steuereingang/-ausgang und Steuerdaten

7.7 Anzugsdrehmoment für Anschlüsse

7.8 Sicherungen und Trennschalter

7.9 Nennleistungen, Gewicht und Abmessungen

7.10 dU/dt-Prüfung

7.11 Nennwerte der Störgeräusche

7.12 Ausgewählten Optionen

7.12.1 VLT® Universal-E/A-Modul MCB 101 139

119

125

126

130

136

137

139

7.12.2 VLT®-Relaiskarte MCB 105 140

7.12.3 VLT® Erweiterte Relais-Optionskarte MCB 113 141

8 Anhang – Ausgewählte Zeichnungen

8.1 Netzanschlusszeichnungen

8.2 Motoranschlusszeichnungen

8.3 Relaisklemmenzeichnungen

8.4 Kabeleinführungsöffnungen

Index

144

147

149

150

154

Einführung Projektierungshandbuch

1 Einführung

1.1 Zweck des Projektierungshandbuchs

Dieses Projektierungshandbuch für VLT® Refrigeration Drive FC 103-Frequenzumrichter ist vorgesehen für:

Projektingenieure und Anlagenbauer

•

Planer

•

Anwendungs- und Produktspezialisten

•

Das Projektierungshandbuch enthält technische Informationen zu den Möglichkeiten und Funktionen des Frequenzumrichters zur Integration in Systeme zur Motorsteuerung und -überwachung.

Das Projektierungshandbuch hat den Zweck, Informationen zum Anlagendesign und notwendige Daten für die Integration des Frequenzumrichters in Anwendungen zu liefern. Das Projektierungshandbuch ermöglicht die Auswahl der passenden Frequenzumrichter und Optionen für Anwendungen und Installationen.

Kapitel 6 Typencode und Auswahl: Verfahren zur Bestellung von Geräten und Optionen zur bestimmungsgemäßen Verwendung der Anlage.

Kapitel 7 Technische Daten: Eine Zusammenstellung von technischen Daten im Tabellen- und Grafikformat.

Kapitel 8 Anhang – Ausgewählte Zeichnungen: Eine Zusammenstellung von Grafiken, die Folgendes darstellen:

Netz und Motoranschlüsse

•

Relaisklemmen

•

Kabeleinführungen

•

1.3 Zusätzliche Materialien

Es stehen weitere Materialien bereit, die Ihnen helfen, den erweiterten Betrieb des Frequenzumrichters sowie Programmierung und Konformität mit den relevanten Normen zu verstehen:

1 1

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

VLT® ist eine eingetragene Marke.

Organisation

1.2

Kapitel 1 Einführung: Der allgemeine Zweck des Projektierungshandbuchs und Übereinstimmung mit internationalen Richtlinien.

Kapitel 2 Produktübersicht: Interner Aufbau und Funktionen des Frequenzumrichters sowie dessen Eigenschaften im Betrieb.

Kapitel 3 Systemintegration: Umgebungsbedingungen; EMV, Oberschwingungen und Erdableitstrom; Netzanschluss; Motoren und Motoranschlüsse; andere Anschlüsse; mechanische Planung; und Beschreibungen der verfügbaren Optionen und des verfügbaren Zubehörs.

Kapitel 4 Anwendungsbeispiele: Beispiele für Produktanwendungen und Nutzungsrichtlinien.

Das VLT® Refrigeration Drive FC 103-Produk-

•

thandbuch (in diesem Handbuch als Produkthandbuch bezeichnet) vermittelt Ihnen detaillierte Informationen zu Installation und Inbetriebnahme des Frequenzumrichters.

Das VLT® Refrigeration Drive FC 103-Projektie-

•

rungshandbuch enthält die notwendigen Informationen für die Integration des Frequenzumrichters in eine Anlage.

Das VLT® Refrigeration Drive FC 103-Programmier-

•

handbuch (in diesem Handbuch als Programmierhandbuch bezeichnet) enthält umfassende Informationen zur Programmierung, für die Arbeit mit Parametern sowie viele Anwendungsbeispiele.

Das VLT® Produkthandbuch Safe Torque Off enthält

•

eine Beschreibung zur Verwendung von Danfoss Frequenzumrichtern in Anwendungen mit funktionaler Sicherheit. Dieses Handbuch ist im Lieferumfang des Frequenzumrichters enthalten, wenn die STO-Option vorhanden ist.

Sie können zusätzliche Veröffentlichungen und Handbücher herunterladen unter http://vlt-

drives.danfoss.com/support/technical-documentation/.

Kapitel 5 Besondere Betriebsbedingungen: Detaillierte

Informationen zu ungewöhnlichen Betriebsumgebungen.

Einführung

VLT® Refrigeration Drive FC 103

HINWEIS

Für die Frequenzumrichter stehen Optionsmodule zur Verfügung, die einige der in diesen Dokumenten enthaltenen Informationen ändern können. Bitte prüfen Sie die Anleitungen dieser Optionsmodule auf besondere Anforderungen.

Hz Hertz I

INV

LIM

M,N

VLT,MAX

VLT,N

Wechselrichter-Nennausgangsstrom Stromgrenze Motornennstrom Maximaler Ausgangsstrom Vom Frequenzumrichter gelieferter Ausgangsnennstrom

Wenden Sie sich für weitere Informationen an einen Danfoss-Händler oder besuchen Sie www.danfoss.com Weitere Informationen.

1.4 Abkürzungen, Symbole und Konventionen

60° AVM 60° Asynchrone Vektormodulation A Ampere AC Wechselstrom AD Luftentladung (Air Discharge) AEO Automatische Energieoptimierung AI Analogeingang AMA Automatische Motoranpassung AWG American Wire Gauge = Amerikanisches Drahtmaß °C CD Konstante Entladung CDM Komplettes Antriebsmodul: der Frequenzum-

CM (Common Mode) CT Konstantes Drehmoment DC Gleichstrom DI Digitaleingang DM (Differenzbetrieb) D-TYPE Abhängig vom Frequenzumrichter EMV Elektromagnetische Verträglichkeit EMK Elektromotorische Gegenkraft ETR Elektronisches Thermorelais f

JOG

MAX

MIN

M,N

FC Frequenzumrichter g Gramm

Hiperface®Hiperface® ist eine eingetragene Marke von

HO Hohe Überlast hp Horse Power HTL HTL-Drehgeber (10-30 V) Pulse - Hochspannungs-

Grad Celsius

richter, Einspeisung und Zubehör Gleichtakt

Differenzbetrieb

Motorfrequenz bei aktivierter Festdrehzahl JOGFunktion. Motorfrequenz Die maximale Ausgangsfrequenz des Frequenzumrichters an seinem Ausgang. Die minimale Motorfrequenz vom Frequenzumrichter. Motornennfrequenz

Stegmann.

Transistorlogik

kHz Kilohertz LCP Local Control Panel (LCP Bedieneinheit) lsb Least Significant Bit (geringstwertiges Bit) m Meter mA Milliampere MCM Mille Circular Mil MCT Motion Control Tool mH Induktivität in Millihenry mm Millimeter ms Millisekunden msb Most Significant Bit (höchstwertiges Bit)

VLT

Der Wirkungsgrad des Frequenzumrichters ist definiert als das Verhältnis zwischen Leistungs-

abgabe und Leistungsaufnahme. nF Kapazität in Nanofarad LCP 101 Numerisches LCP Bedienteil Nm Newtonmeter NO Normale Überlast n

Online/ Offline-

Synchrone Motordrehzahl

Änderungen der Online-Parameter sind sofort

nach Änderung des Datenwertes wirksam. Parameter P

br,cont.

Nennleistung des Bremswiderstands

(Durchschnittsleistung bei kontinuierlichem

Bremsen). PCB Leiterplatte PCD Process Data (Prozessdaten) PDS Antriebssystem: ein CDM und ein Motor PELV PELV (Schutzkleinspannung - Protective Extra Low

Voltage) P

Nenn-Ausgangsleistung des Frequenzumrichters

als hohe Überlast (HO). P

M,N

Motornennleistung PM-Motor Permanentmagnetmotor PID-Prozess Der PID (Proportional, Integral und Differential)-

Regler hält Drehzahl, Druck, Temperatur usw.

konstant. R

br,nom

Der Nenn-Widerstandswert, der an der Motorwelle

für eine Dauer von 1 Minute eine Bremsleistung

von 150/160 % sicherstellt. RCD Fehlerstromschutzschalter rückspei-

Generatorische Klemmen sefähig R

min

Zulässiger Mindestwert des Frequenzumrichters

für den Bremswiderstand EFF Effektivwert U/min [UPM] Umdrehungen pro Minute

Einführung Projektierungshandbuch

rec

s Sekunde SFAVM Statorfluss-orientierte asynchrone Vektormodu-

STW (ZSW) Zustandswort SMPS Schaltnetzteil SMPS THD Gesamtoberschwingungsgehalt T

LIM

TTL Pulse des TTL-Drehgebers (5 V) - Transistor-

M,N

V Volt VT Variables Drehmoment

VVC+

Tabelle 1.1 Abkürzungen

Konventionen

Nummerierte Listen zeigen Vorgehensweisen. Aufzählungslisten zeigen weitere Informationen und Beschreibung der Abbildungen. Kursivschrift bedeutet:

•

Alle Abmessungen sind in mm (Zoll) angegeben. * kennzeichnet die Werkseinstellung eines Parameters.

Sicherheitssymbole

1.5

Dieses Handbuch verwendet folgende Symbole:

Empfohlener Bremswiderstand von DanfossBremswiderständen

lation

Drehmomentgrenze

Transistor-Logik Motornennspannung

Voltage Vector Control (VVC) plus

Querverweise.

Link.

Fußnoten.

Parameternamen, Parametergruppennamen, Parameteroptionen.

WARNUNG

Weist auf eine potenziell gefährliche Situation hin, die zu schweren oder tödlichen Verletzungen führen kann.

VORSICHT

Weist auf eine potenziell gefährliche Situation hin, die zu leichten oder mittleren Verletzungen führen kann. Die Kennzeichnung kann ebenfalls als Warnung vor unsicheren Verfahren dienen.

HINWEIS

Weist auf eine wichtige Information hin, z. B. eine Situation, die zu Geräte- oder sonstigen Sachschäden führen kann.

1.6 Definitionen

Motorfreilauf

Die Motorwelle dreht im Motorfreilauf. Kein Drehmoment am Motor.

CT-Kennlinie

Konstante Drehmomentkennlinie;dient für Anwendungen folgender Art:

Förderbänder

•

Verdrängungspumpen

•

Krane

•

Initialisieren

Bei der Initialisierung (Parameter 14-22 Betriebsart) werden die Werkseinstellungen des Frequenzumrichters wiederhergestellt.

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.

Leistungsfaktor

Der Wirkleistungsfaktor (Lambda) berücksichtigt alle Oberschwingungen. Der Wirkleistungsfaktor ist immer kleiner als der Leistungsfaktor (cos ϕ), der nur die 1. Oberschwingung von Strom und Spannung berücksichtigt.

cosϕ = 

Cosphi wird auch als Verschiebungsleistungsfaktor bezeichnet.

Lambda und Cos ϕ sind für Danfoss VLT®-Frequenzumrichter in Kapitel 7.2 Netzversorgung aufgeführt.

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

Darüber hinaus weist ein hoher Leistungsfaktor darauf hin, dass der Oberschwingungsstrom sehr niedrig ist. Alle Danfoss-Frequenzumrichter verfügen über eingebaute Zwischenkreisspulen und einen eingebauten Zwischenkreis. Die Spulen erzielen einen hohen Leistungsfaktor und reduzieren die gesamte harmonische Verzerrung THDi der Netzversorgung deutlich.

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.

Schlupfausgleich

Der Frequenzumrichter gleicht den belastungsabhängigen Motorschlupf aus, indem er unter Berücksichtigung des Motorersatzschaltbildes und der gemessenen Motorlast die Ausgangsfrequenz anpasst (nahezu konstante Motordrehzahl).

P kW

P kVA

UλxIλxcosϕ

 = 

UλxIλ

bei

eff

1 1

Einführung

VLT® Refrigeration Drive FC 103

Smart Logic Control (SLC)

SLC ist eine Folge benutzerdefinierter Aktionen, die der Frequenzumrichter ausführt, wenn die SLC die zugehörigen benutzerdefinierten Ereignisse als TRUE (WAHR) auswertet. (Parametergruppe 13-** Smart Logic).

FC-Standardbus

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

Thermistor

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

Abschaltung

Ein Zustand, der in Fehlersituationen eintritt, z. B. bei einer Übertemperatur des Frequenzumrichters oder wenn der Frequenzumrichter den Motor, Prozess oder Mechanismus schützt. Der Neustart ist nicht möglich, bis Sie die Fehlerursache behoben und den Alarmzustand quittiert haben. Beenden Sie den Abschaltungszustand durch:

Aktivierung von „Reset“ oder

•

Programmierung des Frequenzumrichters zum

•

automatischen Quittieren

Sie dürfen die Abschaltung nicht zu Zwecken der Personensicherheit verwenden.

Abschaltblockierung

Ein Zustand, der in Fehlersituationen eintritt, wenn sich der Frequenzumrichter selbst schützt und ein Eingriff erforderlich ist, z. B. bei einem Kurzschluss am Ausgang des Frequenzumrichters. 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. Sie dürfen die Abschaltung nicht zu Zwecken der Personensicherheit verwenden.

VT-Kennlinie

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

Dokument- und Softwareversion

1.7

Dieses Handbuch wird regelmäßig geprüft und aktualisiert. Verbesserungsvorschläge sind jederzeit willkommen.

Zulassungen und Zertifizierungen

1.8

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

Weitere Informationen zu den Zulassungen und Zertifizierungen finden Sie im Downloadbereich unter vlt- drives.danfoss.de/dokumentation/marinezulassungen/.

1.8.1 CE-Zeichen

Abbildung 1.1 CE

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 in Tabelle 1.3 aufgeführt.

HINWEIS

Über die Qualität eines Produkts sagt die CEKennzeichnung nichts aus. Auch gibt sie keinen Aufschluss zu technischen Spezifikationen.

HINWEIS

Frequenzumrichter mit integrierter Sicherheitsfunktion müssen mit der Maschinenrichtlinie konform sein.

EU-Richtlinie Version

Niederspannungsrichtlinie 2014/35/EU EMV-Richtlinie 2014/30/EU

Maschinenrichtlinie EU-Ökodesignrichtlinie 2009/125/EC ATEX-Richtlinie 2014/34/EU RoHS-Richtlinie 2002/95/EC

Tabelle 1.3 Frequenzumrichter betreffende EU-Richtlinien

1) Konformität mit der Maschinenrichtlinie ist nur bei Frequenzumrichtern mit integrierter Sicherheitsfunktion erforderlich.

Konformitätserklärungen sind auf Anfrage erhältlich.

2014/32/EU

Tabelle 1.2 gibt die Dokumentversion und die entsprechende Softwareversion an.

Ausgabe Anmerkungen Softwareversion

MG16G2xx Ersetzt MG16G1xx 1.4x

Tabelle 1.2 Dokument- und Softwareversion

1.8.1.1 Niederspannungsrichtlinie

Die Niederspannungsrichtlinie gilt für alle elektrischen Geräte im Spannungsbereich von 50–1000 V AC und 75– 1600 V DC.

Der Zweck der Richtlinie ist die Gewährleistung der Personensicherheit und die Vermeidung von Beschädigungen der Anlage und Geräte, wenn Anwender die elektrischen Betriebsmittel bei ordnungsgemäßer Instal-

Einführung Projektierungshandbuch

lation, Wartung und bestimmungsgemäßer Verwendung bedienen.

1.8.1.2 EMV-Richtlinie

Der Zweck der EMV-Richtlinie (elektromagnetische Verträglichkeit) ist die Reduzierung elektromagnetischer Störungen und die Verbesserung der Störfestigkeit der elektrischen Geräte und Installationen. Die grundlegende Schutzanforderung der EMV-Richtlinie gibt vor, dass Betriebsmittel, die elektromagnetische Störungen (EMV) verursachen oder deren Betrieb durch diese Störungen beeinträchtigt werden kann, so ausgelegt sein müssen, dass ihre erreichten elektromagnetischen Störungen begrenzt sind. Die Geräte müssen bei ordnungsgemäßer Installation und Wartung sowie bestimmungsgemäßer Verwendung einen geeigneten Grad der Störfestigkeit gegenüber EMV aufweisen.

Elektrische Geräte, die alleine oder als Teil einer Anlage verwendet werden, müssen eine CE-Kennzeichnungen tragen. Anlagen müssen nicht über eine CE-Kennzeichnung verfügen, jedoch den grundlegenden Schutzanforderungen der EMV-Richtlinie entsprechen.

1.8.1.3 Maschinenrichtlinie

Der Zweck der Maschinenrichtlinie ist die Gewährleistung der Personensicherheit und die Vermeidung von Beschädigungen der Anlage und Geräte, wenn Nutzer die mechanischen Betriebsmittel bestimmungsgemäß verwenden. Die Maschinenrichtlinie bezieht sich auf Maschinen, die aus einem Aggregat mehrerer zusammenwirkender Komponenten oder Betriebsmittel bestehen, von denen mindestens eine(s) mechanisch beweglich ist.

Frequenzumrichter mit integrierter Sicherheitsfunktion müssen mit der Maschinenrichtlinie konform sein. Frequenzumrichter ohne Sicherheitsfunktion fallen nicht unter die Maschinenrichtlinie. Wird ein Frequenzumrichter jedoch in ein Maschinensystem integriert, so stellt Danfoss Informationen zu Sicherheitsaspekten des Frequenzumrichters zur Verfügung.

Kommen Frequenzumrichter in Maschinen mit mindestens einem beweglichen Teil zum Einsatz, muss der Maschinenhersteller eine Erklärung zur Verfügung stellen, die die Übereinstimmung mit allen relevanten gesetzlichen Bestimmungen und Sicherheitsrichtlinien bestätigt.

1.8.1.4 EU-Ökodesignrichtlinie

allgemeine Umweltverträglichkeit von Elektrogeräten bei gleichzeitiger Erhöhung der Sicherheit der Energieversorgung zum Ziel. Die Einflüsse der energieverbrauchsrelevanten Produkte auf die Umwelt umfassen den Energieverbrauch über die gesamte Produktlebensdauer.

1.8.2 C-tick-Konformität (australische EMVStandards)

Abbildung 1.2 C-Tick

Die C-Tick-Kennzeichnung zeigt eine Übereinstimmung mit den relevanten technischen Standards zur elektromagnetischen Verträglichkeit (EMV) an. Die C-Tick-Konformität ist für die Markteinführung elektrischer und elektronischer Geräte auf dem Markt in Australien und Neuseeland erforderlich. Die C-Tick-Richtlinie befasst sich mit leitungsgeführter und abgestrahlter Störaussendung. Wenden Sie für Frequenzumrichter die in EN/IEC 61800-3 angegebenen Störaussendungsbeschränkungen an. Eine Konformitätserklärung ist auf Anfrage erhältlich.

1.8.3 UL-Konformität

UL-gelistet

Abbildung 1.3 UL

HINWEIS

Frequenzumrichter mit Betriebsspannungen von 525 bis 690 V sind nicht nach UL-Anforderungen zertifiziert.

Der Frequenzumrichter erfüllt die Anforderungen der UL508C bezüglich der thermischen Sicherung. Weitere Informationen finden Sie unter Kapitel 2.6.2 Thermischer Motorschutz.

1.8.4 Konformität mit Richtlinien in der Schifffahrt

1 1

Die Ökodesignrichtlinie ist die europäische Richtlinie zur umweltgerechten Gestaltung energieverbrauchsrelevanter Produkte. Die Richtlinie legt die Anforderungen an die umweltgerechte Gestaltung energieverbrauchsrelevanter Produkte einschließlich Frequenzumrichtern fest Die Richtlinie hat eine verbesserte Energieeffizienz und

Einheiten mit der Schutzart IP55 (NEMA 12) oder höher verhindern Funkenbildung und werden in Übereinstimmung mit dem Europäischen Übereinkommen über die internationale Beförderung gefährlicher Güter auf Binnenwasserstraßen (ADN) als elektrisches Betriebsmittel mit begrenzter Explosionsgefahr eingestuft.

130BD832.10

Einführung

VLT® Refrigeration Drive FC 103

Bei Geräten mit der Schutzart IP20/Chassis, IP21/NEMA 1 oder IP54 verhindern Sie Funkenbildung wie folgt:

Installieren Sie keinen Netzschalter

•

Vergewissern Sie sich, dass Parameter 14-50 EMV-

•

Filter auf [1] Ein eingestellt ist.

Entfernen Sie alle Relaisstecker mit der

•

Kennzeichnung RELAIS. Siehe Abbildung 1.4.

Kontrollieren Sie, welche Relaisoptionen installiert

•

sind, falls vorhanden. Die einzige zulässige Relaisoption ist die erweiterte Relais-Optionskarte

VLT® MCB 113.

Wählen Sie vlt-drives.danfoss.de/dokumentation/marinezulas- sungen/ für zusätzliche Informationen zu Zulassungen für Schifffahrtsanwendungen auf.

1.8.5 Exportkontrollvorschriften

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

1.9 Sicherheit

1.9.1 Allgemeine Leitlinien zur Sicherheit

Frequenzumrichter können bei unsachgemäßer Handhabung tödliche Verletzungen verursachen, da sie Hochspannungskomponenten enthalten. Nur qualifiziertes Fachpersonal darf dieses Gerät installieren oder bedienen. Reparaturarbeiten dürfen erst begonnen werden, wenn der Frequenzumrichter vom Netz getrennt und der festgelegte Zeitraum für die Entladung gespeicherter elektrischer Energie verstrichen ist. Für einen sicheren Betrieb des Frequenzumrichters ist die strikte Befolgung von Sicherheitsmaßnahmen und hinweisen unbedingt erforderlich.

Der einwandfreie und sichere Betrieb des Frequenzumrichters setzt fachgerechten und zuverlässigen Transport voraus. Lagerung, Installation, Bedienung und Instandhaltung müssen diese Anforderungen ebenfalls erfüllen. Nur qualifiziertes Fachpersonal darf dieses Gerät installieren oder bedienen.

1, 2 Relaisstecker

Abbildung 1.4 Position der Relaisstecker

Eine Herstellerdeklaration ist auf Anfrage erhältlich.

Qualifiziertes Fachpersonal wird als geschulte Mitarbeiter definiert, die gemäß den einschlägigen Gesetzen und Vorschriften zur Installation, Inbetriebnahme und Instandhaltung von Betriebsmitteln, Systemen und Schaltungen berechtigt ist. Ferner muss das qualifizierte Personal mit allen Anweisungen und Sicherheitsmaßnahmen gemäß diesem Produkthandbuch vertraut sein.

WARNUNG

HOCHSPANNUNG

Bei Anschluss an Versorgungsnetzeingang, DCVersorgung oder Zwischenkreiskopplung führen Frequenzumrichter Hochspannung. Erfolgen Installation, Inbetriebnahme und Wartung nicht durch qualifiziertes Personal, kann dies zum Tod oder zu schweren Verletzungen führen.

Installation, Inbetriebnahme und Wartung

•

dürfen ausschließlich von qualifiziertem Personal durchgeführt werden.

Einführung Projektierungshandbuch

WARNUNG

UNERWARTETER ANLAUF

Bei Anschluss des Frequenzumrichters an Versorgungsnetz, DC-Versorgung oder Zwischenkreiskopplung kann der angeschlossene Motor jederzeit unerwartet anlaufen. Ein unerwarteter Anlauf im Rahmen von Programmierungs-, Service- oder Reparaturarbeiten kann zu schweren bzw. tödlichen Verletzungen oder zu Sachschäden führen. Der Motor kann über einen externen Schalter, einen Feldbus-Befehl, ein Sollwerteingangssignal, über ein LCP oder nach einem quittierten Fehlerzustand anlaufen. So verhindern Sie ein unerwartetes Starten des Motors:

Trennen Sie den Frequenzumrichter vom Netz.

•

Drücken Sie [Off/Reset] am LCP, bevor Sie

•

Parameter programmieren.

Verkabeln und montieren Sie Frequenzum-

•

richter, Motor und alle angetriebenen Geräte vollständig, bevor Sie den Frequenzumrichter an Netzversorgung, DC-Versorgung oder Zwischenkreiskopplung anschließen.

WARNUNG

ENTLADEZEIT

Der Frequenzumrichter enthält Zwischenkreiskondensatoren, die auch bei abgeschaltetem Frequenzumrichter geladen sein können. Auch wenn die Warn-LED nicht leuchten, kann Hochspannung vorliegen. Das Nichteinhalten der vorgesehenen Entladungszeit nach dem Trennen der Stromversorgung vor Wartungs- oder Reparaturarbeiten kann zu schweren oder tödlichen Verletzungen führen!

1. Stoppen Sie den Motor.

2. Trennen Sie das Versorgungsnetz, Permanentmagnet-Motoren und externe Zwischenkreisversorgungen, einschließlich externer Batterie-, USV- und Zwischenkreisverbindungen zu anderen Frequenzumrichtern.

3. Führen Sie Wartungs- oder Reparaturarbeiten erst nach vollständiger Entladung der Kondensatoren durch. Die entsprechende Wartezeit finden Sie in Tabelle 1.4.

Spannung [V] Mindestwartezeit (Minuten) 4 15

200–240 1,1–3,7 kW 5,5–45 kW 380–480 1,1–7,5 kW 11–90 kW 525–600 1,1–7,5 kW 11–90 kW

WARNUNG

GEFAHR DURCH ABLEITSTRÖME

Die Ableitströme überschreiten 3,5 mA. Eine nicht vorschriftsmäßige Erdung des Frequenzumrichters kann zum Tod oder zu schweren Verletzungen führen!

Lassen Sie die ordnungsgemäße Erdung der

•

Geräte durch einen zertifizierten Elektroinstallateur überprüfen.

WARNUNG

GEFAHR DURCH ANLAGENKOMPONENTEN!

Ein Kontakt mit drehenden Wellen und elektrischen Betriebsmitteln kann zu schweren Personenschäden oder sogar tödlichen Verletzungen führen.

Stellen Sie sicher, dass Installations-,

•

Inbetriebnahme- und Wartungsarbeiten ausschließlich von geschultem und qualifiziertem Personal durchgeführt werden.

Alle Elektroarbeiten müssen den VDE-

•

Vorschriften und anderen lokal geltenden Elektroinstallationsvorschriften entsprechen.

Befolgen Sie die Verfahren in diesem Handbuch.

•

WARNUNG

UNERWARTETE MOTORDREHUNG WINDMÜHLEN-EFFEKT

Ein unerwartetes Drehen von Permanentmagnetmotoren erzeugt Spannung und lädt das Gerät ggf. auf, was zu schweren Verletzungen oder Sachschäden führen kann.

Stellen Sie sicher, dass die Permanentmagnet-

•

motoren blockiert sind, sodass sie sich unter keinen Umständen drehen können.

VORSICHT

GEFAHR BEI EINEM INTERNEN FEHLER

Ein interner Fehler im Frequenzumrichter kann zu schweren Verletzungen führen, wenn der Frequenzumrichter nicht ordnungsgemäß geschlossen wird.

Stellen Sie vor dem Anlegen von Netzspannung

•

sicher, dass alle Sicherheitsabdeckungen angebracht und ordnungsgemäß befestigt sind.

1 1

Tabelle 1.4 Entladezeit

130BD889.10

0 100 200 300 400

(mwg)

1350rpm

1650rpm

(kW)

200100 300

(

m3 /h

)

(

m3 /h

)

400

1350rpm

1650rpm

shaft

Produktübersicht

VLT® Refrigeration Drive FC 103

2 Produktübersicht

2.1 Einführung

2.1.2 Energieeinsparungen

Dieses Kapitel enthält eine Übersicht über die primären Baugruppen und Schaltkreise des Frequenzumrichters. Es dient zur Beschreibung der internen elektrischen und Signalverarbeitungsfunktionen. Eine Beschreibung der internen Regelungsstruktur ist ebenfalls enthalten.

Darüber hinaus enthält es Beschreibungen der verfügbaren automatisierten und optionalen Frequenzumrichterfunktionen zur Auslegung robuster Betriebssysteme mit einer hohen Leistung bei Steuerungs- und Statusprotokollierung.

2.1.1 Bestimmungsgemäße Verwendung des Produkts in Kälteanwendungen

Der VLT® Refrigeration Drive FC 103 ist für Kälteanwendungen ausgelegt. Der integrierte Application Wizard führt den Benutzer durch den Inbetriebnahmeprozess. Das Angebot der Standard- und optionalen Funktionen umfasst:

Mehrzonenkaskadenregelung

•

Neutralzonenregelung.

•

Potenzialfreie Kondensationstemperatursteuerung.

•

Ölrücklaufsteuerung.

•

Multi-Feedback-Verdampfersteuerung.

•

Kaskadenregelung.

•

Trockenlauferkennung.

•

Kennlinienende-Erkennung.

•

Motorwechsel.

•

STO.

•

Energiesparmodus.

•

Passwortschutz.

•

Überlastschutz.

•

Smart Logic Control.

•

Mindestdrehzahlüberwachung.

•

Frei programmierbare Texte für Informationen,

•

Warnungen und Alarme.

Im Vergleich zu alternativen Regelsystemen bietet ein Frequenzumrichter die höchste Energieeffizienz zur Regelung von Lüftungs- und Pumpenanlagen.

Die Verwendung eines Frequenzumrichters zur Regelung des Durchflusses führt in gängigen Anwendungen zu einer Reduzierung der Pumpendrehzahl von 20 % und Energieeinsparungen von ca. 50 %. Abbildung 2.1 zeigt ein Beispiel für die erzielbare Energiereduzierung.

1 Energieeinsparung

Abbildung 2.1 Beispiel: Energieeinsparung

500

[h]

1000

1500

2000

200100 300

/h]

400

175HA210.11

Produktübersicht Projektierungshandbuch

2.1.3 Beispiele für Energieeinsparungen

Wie in Abbildung 2.2 dargestellt, lässt sich der Durchfluss durch die Änderung der Drehzahl anpassen. Durch Reduzierung der Drehzahl um nur 20 % gegenüber der Nenndrehzahl wird auch der Durchfluss um 20 % reduziert, Der Durchfluss ist direkt proportional zur Drehzahl. Der Stromverbrauch sinkt um bis zu 50 %. Soll die Anlage an nur sehr wenigen Tagen im Jahr einen Durchfluss erzeugen, der 100 % entspricht, im übrigen Teil des Jahres jedoch im Durchschnitt unter 80 % des Nenndurchflusswertes, so erreicht man eine Energieeinsparung von mehr als 50 %.

Abbildung 2.2 beschreibt die in Kreiselpumpen gegebene Abhängigkeit von Durchfluss, Druck und Leistungsaufnahme von der Drehzahl.

Q = Durchfluss P = Leistung Q1=Durchfluss 1 P1=Leistung 1 Q2= Reduzierter Durchfluss P2= Reduzierte Leistung H = Druck n = Drehzahlregelung H1=Druck 1 n1=Drehzahl 1 H2= Reduzierter Druck n2= Reduzierte Drehzahl

Tabelle 2.1 Affinitätsgesetze

2.1.4 Beispiel mit variablem Durchfluss über 1 Jahr

Das Beispiel basiert auf einer Pumpenkennlinie, die von einem Pumpendatenblatt stammt dargestellt in Abbildung 2.4.

Das erzielte Ergebnis zeigt Energieeinsparungen von über 50 % bei der gegebenen Durchflussverteilung über ein Jahr, siehe Abbildung 2.3. Die Amortisationszeit hängt vom Strompreis sowie vom Preis des Frequenzumrichters ab. In diesem Beispiel beträgt die Amortisationszeit weniger als ein Jahr im Vergleich zu Ventilen und konstanter Drehzahl.

2 2

Abbildung 2.2 Affinitätsgesetze für Kreiselpumpen

Durchfluss: 

Druck:

Power:

 = 

t [h] Durchflussdauer. Nähere Angaben finden Sie

auch in Tabelle 2.2.

Q [m3/h]

Abbildung 2.3 Durchflussverteilung über 1 Jahr (Dauer im Verhältnis zur Durchflussrate)

Durchflussrate

Es wird von einem gleichbleibenden Wirkungsgrad im gesamten Drehzahlbereich ausgegangen.

Full load

% Full-load current

& speed

500

100

0 12,5 25 37,5 50Hz

200

300

400

600

700

800

175HA227.10

Produktübersicht

VLT® Refrigeration Drive FC 103

2.1.5 Verbesserte Regelung

des Durchflusses oder des Drucks eines Systems zu verbessern. Mithilfe eines Frequenzumrichters können Sie die Drehzahl eines Kompressors, Lüfters oder einer Pumpe ändern, sodass sich eine stufenlose Regelung des Durchflusses und des Drucks ergibt. Darüber hinaus passt ein Frequenzumrichter die Kompressor-, Lüfter- oder Pumpendrehzahl schnell an die geänderten Durchfluss- oder Druckbedingungen in der Anlage an. Einfache Prozessregelung (Durchfluss, Pegel oder Druck) über den integrierten PI-Regler.

2.1.6 Stern-/Dreieckstarter oder Softstarter

Wenn große Motoren anlaufen, verlangen viele Länder Geräte, die den Startstrom begrenzen. In konventionelleren Systemen sind Stern-/Dreieckstarter oder Softstarter weit verbreitet. Bei Verwendung eines Frequenzumrichters sind solche Motorstarter nicht erforderlich.

Wie in Abbildung 2.5 gezeigt, benötigt ein Frequenzum-

Verwenden Sie einen Frequenzumrichter, um die Regelung

Abbildung 2.4 Energieverbrauch bei verschiedenen Drehzahlen

richter nicht mehr als den Nennstrom.

Durch

flussra

[m3/h]

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

Tabelle 2.2 Ergebnis

1) Leistungsmesswert an Punkt A1.

2) Leistungsmesswert an Punkt B1.

3) Leistungsmesswert an Punkt C1.

Verteilung Ventilregelung Frequenzumrich-

tersteuerung

% Dauer Power Verbrauch Power Verbrauch

[h] [kW] [kWh] [kW] [kWh]

42,5

23,0

1008760 – 275,064 – 26,801

18,615

40,296

42,5

3,5

18,615

6,132

VLT® Refrigeration Drive FC 103 2 Stern-/Dreieckstarter 3 Softstarter 4 Start direkt am Netz

Abbildung 2.5 Startstrom

Produktübersicht Projektierungshandbuch

2.2 Beschreibung des Betriebs

Der Frequenzumrichter kontrolliert zur Regelung der Motordrehzahl den Netzstrom zum Motor. Der Frequenzumrichter liefert variable Frequenz und Spannung an den Motor.

Der Frequenzumrichter ist in 4 Hauptmodule unterteilt:

Gleichrichter

•

Gleichspannungszwischenkreis

•

Wechselrichter

•

Steuerung und Regelung

•

Abbildung 2.6 ist ein Blockschaltbild der internen Baugruppen des Frequenzumrichters.

NummerBezeichnung Funktionen

Der Wechselrichter erzeugt aus der

•

Gleichspannung eine pulsbreiten-

6 Wechselrichter

7 Motorklemmen

8 Steuerteil

Abbildung 2.6 Blockschaltbild des Frequenzumrichters

modulierte AC-Wellenform für eine variable Motorregelung an den Motorklemmen.

Geglättete 3-phasige

•

Motorspannung zum Motor.

Das Steuerteil überwacht die

•

Netzversorgung, die interne Verarbeitung, den Motorausgang und den Motorstrom und sorgt somit für einen effizienten Betrieb und eine effiziente Regelung.

Es überwacht die Benutzerschnitt-

•

stelle sowie die externen Steuersignale und führt die resultierenden Befehle aus.

Es stellt die Zustandsmeldungen

•

und Kontrollfunktionen bereit.

2 2

NummerBezeichnung Funktionen

3-phasige Netzversorgung zum

1 Netzanschluss

2 Gleichrichter

Gleichspan-

nungszwischenk reis

DC-Zwischen-

kreisdrosseln

Gleichspan-

nungskondensat oren

•

Frequenzumrichter.

Die Gleichrichterbrücke wandelt

•

den eingehenden Wechselstrom in einen Gleichstrom zur Versorgung des Wechselrichters um.

Der Gleichspannungszwischenkreis

•

führt den Gleichstrom.

Die Zwischenkreisdrosseln filtern

•

die Zwischenkreisgleichspannung.

Sie bieten Schutz vor Netztran-

•

sienten.

Sie reduzieren den Effektivstrom.

•

Sie heben den Leistungsfaktor an.

•

Sie reduzieren Oberschwingungen

•

am Netzeingang.

Die Kondensatoren speichern die

•

Gleichspannung.

Sie überbrücken kurzzeitige

•

Verlustleistungen.

2.2.1 Regelungsstrukturprinzip

Der Frequenzumrichter richtet die Netzwechsel-

•

spannung in Gleichspannung um.

Der Wechselrichter wandelt dann die Gleich-

•

spannung in eine Wechselspannung mit variabler Amplitude und Frequenz um.

Der Frequenzumrichter versorgt den Motor mit variabler Spannung und Frequenz sowie variablem Strom, was eine stufenlose Drehzahlregelung von herkömmlichen Dreiphasen-Asynchronmotoren und PermanentmagnetMotoren ermöglicht.

Der Frequenzumrichter verwaltet verschiedene Arten von Motorsteuerprinzipen, wie U/f-Sondermotor-Modus und VVC+. Den Kurzschlussschutz beim Frequenzumrichter übernehmen Stromwandler in allen 3 Motorphasen.

Produktübersicht

VLT® Refrigeration Drive FC 103

Abbildung 2.7 Aufbau des Frequenzumrichters

2.3 Funktionsbeschreibung

2.3.1 Gleichrichterteil

vom Danfoss VVC erzeugt wird, ermöglicht optimale Leistung und minimale Verluste im Motor.

PWM-Verfahren an der Steuerkarte

Wenn der Frequenzumrichter an Spannung liegt, fließt Strom durch die Netzklemmen (L1, L2 und L3). Je nach Konfiguration des Geräts fließt der Strom bis zur Schalterund/oder zur EMV-Filteroption.

2.3.2 Zwischenkreisabschnitt

Nach dem Gleichrichter gelangt die Spannung zum Zwischenkreis. Der Filterkreis, der aus der Zwischenkreisdrossel und -kondensatoren besteht, glättet die gleichgerichtete Spannung.

Die DC-Busdrossel liefert eine Reihenimpedanz zur Änderung des Stroms. Die Gleichstromdrossel reduziert gleichzeitig die Netzverzerrungen, die normalerweise bei Gleichrichterschaltungen auf die Spannungsversorgung rückwirken.

2.3.3 Wechselrichter

Sobald Startbefehl und Drehzahlsollwert vorhanden sind, leiten die IGBTs im Wechselrichter den Schaltvorgang zur Erzeugung des Ausgangssignals ein. Die Signalform, die

2.4 Regelungsstrukturen

2.4.1 Regelungsstruktur ohne Rückführung

Bei Regelung ohne Rückführung lässt sich der Frequenzumrichter manuell über das LCP-Bedienteil sowie aus der Ferne über Analog-/Digitaleingänge oder serielle Schnittstellen betreiben.

Bei der in Abbildung 2.8 abgebildeten Konfiguration arbeitet der Frequenzumrichter mit einer Drehzahlregelung ohne Rückführung. Er empfängt vom LCP (Hand-Betrieb) oder über ein Fernsignal (Auto-Betrieb) ein Eingangssignal. Der Umrichter empfängt das Signal (Drehzahlsollwert) und konditioniert es folgendermaßen:

Programmierte minimale und maximale

•

Motordrehzahlgrenzwerte (in U/min und Hz).

Rampe-Auf- und Rampe-Ab-Zeiten.

•

Motordrehrichtung

•

Der Sollwert wird anschließend zur Motorregelung übermittelt.

130BB153.10

100%

-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

Produktübersicht Projektierungshandbuch

Abbildung 2.8 Blockschaltbild der Regelung ohne Rückführung

2 2

2.4.2 Regelungsstruktur (Regelung mit Rückführung)

Bei der Regelung mit Rückführung kann der Frequenzumrichter anhand eines internen PID-Reglers zum Betrieb als unabhängige Bedieneinheit Systemsollwert- und Istwert-

Abbildung 2.9 Blockschaltbild des Reglers mit Rückführung

Beispiel: Eine Pumpanwendung, bei der der Frequenzumrichter die Drehzahl der Pumpe so regelt, dass der statische Druck in einer Leitung konstant bleibt (siehe Abbildung 2.9). Der Frequenzumrichter empfängt ein Istwertsignal von einem Sensor im System. Daraufhin vergleicht er diesen Istwert mit einem Sollwert und erkennt ggf. eine Abweichung zwischen diesen beiden Signalen. Zum Ausgleich dieser Abweichung passt er dann die Drehzahl des Motors an.

signale verarbeiten. Der Frequenzumrichter kann neben vielen anderen programmierbaren Optionen zur externen Systemüberwachung Status- und Alarmmeldungen ausgeben und zugleich unabhängig einen Regelbetrieb mit Rückführung durchführen.

Erhöhung des von der Pumpe gelieferten Drucks eine Rampe Auf durch.

Auch wenn der Regler des Frequenzumrichters oft bereits mit den voreingestellten Werten für zufriedenstellende Leistung sorgt, können Sie die Regelung des Systems durch Anpassung einiger PID-Parameter oft noch verbessern. Für diese Optimierung steht die Automatische Anpassung zur Verfügung.

Der statische Drucksollwert wird als Sollwertsignal an den Frequenzumrichter übermittelt. Ein statischer Drucksensor misst den tatsächlichen statischen Druck in der Leitung und übermittelt diesen Wert als Istwertsignal an den Frequenzumrichter. Wenn das Istwertsignal größer ist als der Sollwert, führt der Frequenzumrichter zur Druckminderung eine Rampe Ab durch. Ist der Leitungsdruck niedriger als der Sollwert, führt der Frequenzumrichter zur

Weitere programmierbare Funktionen sind:

Inverse Regelung – die Motordrehzahl wird bei

•

einem hohen Istwertsignal erhöht. Das ist bei Kompressoranwendungen nützlich, bei denen die

130BD893.10

open loop

Scale to

RPM or

Scale to

closed loop

unit

closed loop

Local

ref.

Local

reference

Conguration

mode

P 1-00

Produktübersicht

VLT® Refrigeration Drive FC 103

Drehzahl erhöht werden muss, wenn der Druck/die Temperatur zu hoch ist.

Startfrequenz – das System erreicht schnell einen

•

bestimmten Betriebsstatus, bevor der PID-Regler übernimmt.

Integrierter Tiefpassfilter – verringert Störungen

•

des Istwertsignals.

2.4.3 Hand-Steuerung (Hand On) und FernBetrieb (Auto On)

Der Frequenzumrichter kann manuell über das Bedienteil (LCP) oder aus der Ferne über Analog-/Digitaleingänge oder serielle Schnittstellen betrieben werden.

Aktiver Sollwert und Regelverfahren

Der aktive Sollwert kann der Ortsollwert oder Fernsollwert sein. Der Fernsollwert ist die Werkseinstellung.

Konfigurieren Sie zur Verwendung des

•

Ortsollwerts im Hand-Betrieb. Passen Sie zur Aktivierung des Hand-Betriebs die Parametereinstellungen in Parametergruppe 0-4* LCP-Tasten an. Weitere Informationen hierzu finden Sie im Programmierhandbuch.

Konfigurieren Sie zur Verwendung des

•

Fernsollwerts im Auto-Betrieb (der werkseitigen Betriebsart). Im Auto-Betrieb lässt sich der Frequenzumrichter über die Digitaleingänge bzw. verschiedene serielle Schnittstellen (RS485, USB oder einen optionalen Feldbus) steuern.

Abbildung 2.10 veranschaulicht das Regelver-

•

fahren, das sich durch die Auswahl des aktiven Sollwerts (Ort oder Fern) ergibt.

Abbildung 2.11 veranschaulicht das manuelle

•

Regelverfahren für den Ortsollwert.

Abbildung 2.11 Manuelles Regelverfahren

Anwendungssteuerverfahren

Entweder ist der Fernsollwert oder der Ortsollwert aktiviert. Beide Sollwerte können nicht gleichzeitig aktiviert sein. Stellen Sie das Anwendungssteuerverfahren (Regelung ohne oder mit Rückführung) in Parameter 1-00 Regelver- fahren ein, wie in Tabelle 2.3 gezeigt. Wenn der Ortsollwert aktiviert ist, müssen Sie das Steuerverfahren der Anwendung in Parameter 1-05 Local Mode Configuration einstellen. Stellen Sie die Sollwertvorgabe in Parameter 3-13 Sollwert- vorgabe ein, wie in Tabelle 2.3 gezeigt.

Weitere Informationen hierzu finden Sie im Programmier- handbuch.

[Hand On] [Auto On]

Abbildung 2.10 Aktiver Sollwert

LCP-Tasten

Hand Umschalt. Hand/Auto Ort Hand⇒Off (Aus) Auto Umschalt. Hand/Auto Fern Auto⇒Off (Aus) Alle Tasten Ort Ort Alle Tasten Fern Fern

Tabelle 2.3 Ort- und Fernsollwertkonfigurationen

Parameter 3-13 Sollwert-

vorgabe

Umschalt. Hand/Auto Ort

Umschalt. Hand/Auto Fern

Aktiver Sollwert

Produktübersicht Projektierungshandbuch

2.4.4 Sollwertverarbeitung

Die Sollwertverarbeitung erfolgt beim Betrieb mit und ohne Rückführung.

Interne und externe Sollwerte

Im Frequenzumrichter können bis zu 8 interne Festsollwerte programmiert werden. Sie können den aktiven internen Festsollwert mithilfe von Digitaleingängen oder dem seriellen Kommunikationsbus extern auswählen.

Externe Sollwerte lassen sich an den Frequenzumrichter übertragen, in der Regel über einen analogen Steuereingang. Alle Sollwertquellen sowie der Bus-Sollwert ergeben durch Addition den gesamten externen Sollwert. Wählen Sie eine der folgenden Optionen als aktiven Sollwert aus:

Der externe Sollwert

•

Der Festsollwert

•

Der Sollwert

•

Die Summe der drei obenstehenden Werte

•

Der aktive Sollwert kann skaliert werden.

Der skalierte Sollwert wird wie folgt berechnet:

Sollwert = X  + X × 

X ist der externe Sollwert, der Festsollwert oder die Summe dieser Sollwerte, und Y ist Parameter 3-14 Relativer Festsollwert in [%].

Wenn Y, Parameter 3-14 Relativer Festsollwert, auf 0 % eingestellt ist, wird der Sollwert nicht von der Skalierung beeinflusst.

Fernsollwert

Ein Fernsollwert besteht aus folgenden Einzelwerten (siehe Abbildung 2.12):

Festsollwerten

•

Externe Sollwerte:

•

- Analogeingänge

- Pulsfrequenzeingänge

- Eingänge des digitalen Potentiometers

- Sollwerte des Feldbusses

Einem relativen Festsollwert

•

Einem durch Rückführung geregelten Sollwert

•

100

2 2

Produktübersicht

VLT® Refrigeration Drive FC 103

Abbildung 2.12 Fernsollwertverarbeitung

Produktübersicht Projektierungshandbuch

2.4.5 Istwertverarbeitung

Die Istwertverarbeitung lässt sich so konfigurieren, dass sie mit Anwendungen arbeitet, die eine erweiterte Steuerung erfordern, wie etwa mehrere Sollwerte und mehrere Istwerte (siehe Abbildung 2.13). Drei Regelungstypen sind gebräuchlich:

Einzelne Zone, einzelner Sollwert

Dieser Regelungstyp ist eine grundlegende Istwertkonfiguration. Sollwert 1 wird zu einem anderen Sollwert (falls vorhanden) addiert und das Istwertsignal wird gewählt.

Mehrere Zonen, einzelner Sollwert

Dieser Regelungstyp verwendet 2 oder 3 Istwertsensoren, aber nur einen Sollwert. Der Istwert kann hinzugefügt oder abgezogen werden oder aus ihm kann der Durchschnitt gebildet werden. Zusätzlich kann der maximale oder minimale Wert verwendet werden. Sollwert 1 wird ausschließlich bei dieser Konfiguration eingesetzt.

Mehrere Zonen, Sollwert/Istwert

Das Sollwert/Istwert-Paar mit der größten Differenz regelt die Drehzahl des Frequenzumrichters. Das Maximum versucht, alle Zonen an oder unter ihren jeweiligen Sollwerten zu halten; das Minimum versucht, alle Zonen an oder über ihren jeweiligen Sollwerten zu halten.

Beispiel

Eine Anwendung mit 2 Zonen und 2 Sollwerten. Der Sollwert von Zone 1 beträgt 15 bar, der Istwert 5,5 bar. Der Sollwert von Zone 2 beträgt 4,4 bar, der Istwert 4,6 bar. Wenn Maximum eingestellt ist, werden Sollwert und Istwert der Zone 2 an den PID-Regler gesendet, da diese die geringere Differenz aufweisen (der Istwert ist größer als der Sollwert, was eine negative Differenz ergibt). Wenn Minimum ausgewählt wurde, werden Sollwert und Istwert der Zone 1 an den PID-Regler gesendet, da diese die größere Differenz aufweisen (der Istwert ist kleiner als der Sollwert, was eine positive Differenz ergibt).

2 2

Abbildung 2.13 Blockschaltbild über die Verarbeitung von Istwertsignalen

Produktübersicht

VLT® Refrigeration Drive FC 103

Istwertumwandlung

In einigen Anwendungen kann die Umwandlung des Istwertsignals hilfreich sein. Zum Beispiel kann ein

Drucksignal für eine Durchflussrückführung verwendet werden. Da die Quadratwurzel des Drucks proportional zum Durchfluss ist, ergibt die Quadratwurzel des Drucksignals einen zum Durchfluss proportionalen Wert, siehe Abbildung 2.14.

Abbildung 2.14 Istwertumwandlung

2.5 Automatisierte Betriebsfunktionen

Automatisierte Betriebsfunktionen sind aktiv, sobald der Frequenzumrichter in Betrieb ist. Die meisten dieser Funktionen erfordern keine Programmierung oder Konfiguration. Durch das Wissen, dass diese Funktionen existieren, kann die Systemauslegung optimiert und ggf. die Integration redundanter Komponenten oder Funktionen vermieden werden.

Detaillierte Informationen zu einer erforderlichen Konfiguration, insbesondere von Motorparametern, finden Sie im Programmierhandbuch.

Der Frequenzumrichter verfügt über eine Reihe von integrierten Schutzfunktionen zum Selbstschutz und zum Schutz des angetriebenen Motors.

2.5.1 Kurzschluss-Schutz

Motor (Phase-Phase)

Der Frequenzumrichter ist durch seine Strommessung in jeder der drei Motorphasen oder im Zwischenkreis gegen Kurzschlüsse geschützt. Ein Kurzschluss zwischen zwei Ausgangsphasen bewirkt einen Überstrom im Wechselrichter. Jedoch wird der Wechselrichter abgeschaltet, sobald sein Kurzschlussstrom den zulässigen Wert (Alarm 16 Abschaltblockierung) überschreitet.

Netzseite

Ein ordnungsgemäß arbeitender Frequenzumrichter begrenzt die Stromaufnahme vom Netz. Verwenden Sie versorgungsseitig Sicherungen und/oder Trennschalter als Schutz für den Fall einer Bauteilstörung im Inneren des Frequenzumrichters (erster Fehler). Nähere Informationen finden Sie unter Kapitel 7.8 Sicherungen und Trennschalter.

HINWEIS

Zur Übereinstimmung mit IEC 60364 für CE oder NEC 2009 für UL ist die Verwendung von Sicherungen bzw. Trennschaltern zwingend erforderlich.

2.5.2 Überspannungsschutz

Vom Motor erzeugte Überspannung

Wenn der Motor als Generator arbeitet, steigt die Zwischenkreisspannung. Dies geschieht in folgenden Fällen:

Die Last treibt den Motor an (bei konstanter

•

Ausgangsfrequenz des Frequenzumrichters), d. h. die Last „erzeugt“ Energie.

Während der Verzögerung (Rampe Ab) ist die

•

Reibung bei hohem Trägheitsmoment niedrig und die Rampenzeit zu kurz, um die Energie als Verlustleistung im Frequenzumrichter, Motor oder in der Anlage abzugeben.

Eine falsche Einstellung beim Schlupfausgleich

•

kann eine höhere Zwischenkreisspannung hervorrufen.

Gegen-EMK durch PM-Motorbetrieb. Bei Freilauf

•

mit hoher Drehzahl kann die Gegen-EMK des PMMotors möglicherweise die maximale Spannungstoleranz des Frequenzumrichters überschreiten und Schäden verursachen. Um diese Situation zu vermeiden, wird der Wert von

Parameter 4-19 Max. Ausgangsfrequenz

automatisch durch eine auf den Werten

Parameter 1-40 Gegen-EMK bei 1000 UPM, Parameter 1-25 Motornenndrehzahl und Parameter 1-39 Motorpolzahl basierende internen

Berechnung begrenzt.

HINWEIS

Statten Sie den Frequenzumrichter zur Vermeidung einer überhöhten Drehzahl des Motors (z. B. aufgrund eines übermäßigen Windmühleneffekts oder eines unkontrollierten Wasserdurchflusses) mit einem Bremswiderstand aus.

Sie können die Überspannung mithilfe einer Bremsfunktion (Parameter 2-10 Bremsfunktion) oder der Überspannungssteuerung (Parameter 2-17 Überspannungssteuerung) kontrollieren.

Überspannungssteuerung (OVC)

Die Überspannungssteuerung reduziert die Gefahr einer Abschaltung des Frequenzumrichters aufgrund einer Überspannung im Zwischenkreis. Dies wird gewährleistet, indem die Rampe-Ab-Zeit automatisch verlängert wird.

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HINWEIS

Sie können die Überspannungssteuerung für PMMotoren (PM VVC+) aktivieren.

2.5.3 Erkennung fehlender Motorphasen

Die Funktion Fehlende Motorphase (Parameter 4-58 Motorphasen Überwachung) ist werkseitig aktiviert, um Beschädigungen des Motors im Falle einer fehlenden Motorphase zu verhindern. Die Werkseinstellung ist 1.000 ms, für eine schnellere Erkennung kann diese jedoch geändert werden.

2.5.4 Erkennung der NetzphasenAsymmetrie

Betrieb bei starkem Netzphasenfehler kann die Lebensdauer des Motors reduzieren. Wenn der Motor bei nahezu nomineller Last kontinuierlich betrieben wird, gelten die Bedingungen als schwer. Bei der Werkseinstellung wird der Frequenzumrichter bei einem Netzphasenfehler (Parameter 14-12 Netzphasen- Unsymmetrie) abgeschaltet.

2.5.5 Schalten am Ausgang

Das Hinzufügen eines Schalters am Ausgang, zwischen Motor und Frequenzumrichter, ist zulässig. Es können Fehlermeldungen auftreten. Aktivieren Sie zum Fangen eines drehenden Motors die Motorfangschaltung.

2.5.6 Überlastschutz

Parameter 4-19 Max. Ausgangsfrequenz begrenzt die maximale Ausgangsdrehzahl, die der Frequenzumrichter liefern kann.

ETR

Bei ETR handelt es sich um eine elektronische Funktion, die anhand interner Messungen ein Bimetallrelais simuliert. Die Kennlinie wird in Abbildung 2.15 gezeigt.

Spannungsgrenze

Erreicht der Frequenzumrichter ein bestimmtes, fest programmiertes Spannungsniveaus, schaltet er ab, um die Transistoren und die Zwischenkreiskondensatoren zu schützen.

Übertemperatur

Der Frequenzumrichter verfügt über integrierte Temperatursensoren und reagiert aufgrund von fest programmierten Grenzen sofort auf kritische Werte.

2.5.7 Automatische Leistungsreduzierung

Der Frequenzumrichter prüft beständig, ob die folgenden Parameter ein kritisches Niveau aufweisen:

Hohe Temperatur an Steuerkarte oder Kühlkörper

•

Hohe Motorbelastung

•

Hohe Zwischenkreisspannung

•

Niedrige Motordrehzahl

•

Als Reaktion auf einen kritischen Wert passt der Frequenzumrichter die Taktfrequenz an. Bei hohen internen Temperaturen und niedriger Motordrehzahl kann der Frequenzumrichter ebenfalls den PWM-Schaltmodus auf SFAVM setzen.

2 2

Drehmomentgrenze

Die Drehmomentgrenze schützt den Motor unabhängig von der Drehzahl vor Überlast. Die Drehmomentgrenze wird in Parameter 4-16 Momentengrenze motorisch oder Parameter 4-17 Momentengrenze generatorisch eingestellt, und die Verzögerungszeit zwischen DrehmomentgrenzenWarnung und Abschaltung wird in Parameter 14-25 Drehmom.grenze Verzögerungszeit definiert.

Stromgrenze

Die Stromgrenze wird in Parameter 4-18 Stromgrenze geregelt.

Drehzahlgrenze

Definieren Sie mithilfe der folgenden Parameter die unteren und oberen Grenzwerte für den Betriebsdrehzahlbereich:

Parameter 4-11 Min. Drehzahl [UPM].

•

Parameter 4-12 Min. Frequenz [Hz] und

•

Parameter 4-13 Max. Drehzahl [UPM].

Parameter 4-14 Motor Speed High Limit [Hz].

•

Beispielsweise können Sie den Betriebsdrehzahlbereich im Bereich zwischen 30 und 50/60 Hz definieren.

HINWEIS

Die automatische Leistungsreduzierung erfolgt anders, wenn Parameter 14-55 Ausgangsfilter auf [2] Fester Sinusfilter programmiert ist.

2.5.8 Automatische Energieoptimierung

Die Automatische Energieoptimierung (AEO) gibt dem Frequenzumrichter vor, die Motorlast kontinuierlich zu überwachen und die Ausgangsspannung für eine maximale Effizienz anzupassen. Bei geringer Last wird die Spannung reduziert, und der Motorstrom wird minimiert. Der Motor profitiert von:

Gesteigerter Effizienz

•

Reduzierter Motorerwärmung

•

Leiserem Betrieb

•

Sie müssen keine V/Hz-Kurve wählen, da der Frequenzumrichter die Motorspannung automatisch anpasst.

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VLT® Refrigeration Drive FC 103

2.5.9 Automatische

2.5.12 Auto-Rampen

Taktfrequenzmodulation

Der Frequenzumrichter erzeugt kurze elektrische Impulse zur Bildung einer AC-Sinuskurve. Die Taktfrequenz ist die Rate dieser Impulse. Eine niedrige Taktfrequenz (langsame Pulsrate) führt zu Störgeräuschen im Motor, weshalb vorzugsweise eine höhere Taktfrequenz verwendet werden sollte. Eine hohe Taktfrequenz erzeugt jedoch wiederum Wärme im Frequenzumrichter, wodurch der verfügbare Ausgangsstrom zum Motor begrenzt wird.

Ein Motor, der versucht, eine Last zu schnell für den verfügbaren Strom zu beschleunigen, kann eine Abschaltung des Frequenzumrichters verursachen. Das Gleiche gilt für eine zu schnelle Verzögerung. Die Funktion Auto-Rampe bietet einen Schutz vor solchen Situationen, indem die Motorrampenrate (Beschleunigung und Verzögerung) erweitert wird, damit sie dem verfügbaren Strom entspricht.

2.5.13 Stromgrenzenkreis

Die automatische Taktfrequenzmodulation regelt diese Zustände automatisch, damit ohne Überhitzen des Frequenzumrichters die höchste Taktfrequenz zur Verfügung steht. Durch die geregelten hohen Taktfrequenz werden die Betriebsgeräusche des Motors bei niedrigen Drehzahlen leiser, wenn eine Geräuschdämpfung wichtig ist, und stellt die volle Ausgangsleistung zum Motor zur Verfügung.

2.5.10 Automatische Leistungsreduzierung

Wenn die Last die Leistungsfähigkeit des Frequenzumrichters im Normalbetrieb überschreitet (aufgrund eines zu kleinen Frequenzumrichters oder Motors), reduziert die Stromgrenze die Ausgangsfrequenz, um den Motor zu verlangsamen und die Last zu reduzieren. Ein einstellbarer Timer steht zur Verfügung, um den Betrieb bei dieser Bedingung für maximal 60 s zu begrenzen. Die werkseitig eingestellte Grenze ist 110 % des Motornennstroms zur Minimierung von Überstrombelastungen.

wegen erhöhter Taktfrequenz

2.5.14 Ausgleich der Leistungsschwankung

Der Frequenzumrichter ist für den Dauerbetrieb bei Volllast bei Taktfrequenzen zwischen 3,0 und 4,5 kHz ausgelegt (dieser Frequenzbereich ist von der Leistungsgröße abhängig). Überschreitet die Taktfrequenz den maximal zulässigen Bereich, erzeugt sie eine erhöhte Wärmeabgabe im Frequenzumrichter, was eine Reduzierung des Ausgangsstroms erfordert.

Der Frequenzumrichter umfasst eine automatische Funktion zur lastabhängigen Taktfrequenzregelung. Mit dieser Funktion kann der Motor von einer der zulässigen Last entsprechenden, hohen Taktfrequenz profitieren.

2.5.11 Automatische Leistungsreduzierung

bei Übertemperatur

Mit der automatischen Leistungsreduzierung bei Übertemperatur wird verhindert, dass der Frequenzumrichter bei hoher Temperatur abschaltet. Die internen Temperatursensoren messen die Betriebsbedingungen, um die Leistungskomponenten vor Überhitzen zu schützen. Der Frequenzumrichter kann seine Taktfrequenz automatisch reduzieren, um die Betriebstemperatur innerhalb ihrer sicheren Grenzwerte zu halten. Nach der Reduzierung der Taktfrequenz kann der Frequenzumrichter auch Ausgangsfrequenz und -strom um bis zu 30 % reduzieren, um eine Übertemperatur-Abschaltung zu verhindern.

Der Frequenzumrichter hält den folgenden Netzschwankungen stand:

Transienten

•

Vorübergehenden Netzausfällen

•

Kurzen Spannungsabfällen

•

Überspannungen

•

Der Frequenzumrichter kompensiert Schwankungen in der Eingangsspannung von ±10 % der Nennspannung automatisch, um die volle Motornennspannung und den vollen Drehmoment bereitstellen zu können. Wenn Sie den automatischen Wiederanlauf ausgewählt haben, läuft der Frequenzumrichter nach einer Überspannungsabschaltung automatisch wieder an. Bei aktivierter Motorfangschaltung synchronisiert der Frequenzumrichter vor dem Start die Motordrehung.

2.5.15 Softstart des Motors

Der Frequenzumrichter liefert die richtige Strommenge an den Motor, um Lastträgheit zu überwinden und den Motor auf die gewünschte Drehzahl zu bringen. Hierdurch wird vermieden, dass die volle Netzspannung an einem stehenden oder langsam drehenden Motor angelegt wird, wodurch ein hoher Strom erzeugt wird und eine starke Wärmeentwicklung die Folge ist. Diese vorhandene Softstart-Funktion reduziert die thermische und mechanische Belastung, führt zu einer längeren Motorlebensdauer und ermöglicht einen geräuschärmeren Anlagenbetrieb.

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2.5.16 Resonanzdämpfung

Die Nutzung der Resonanzdämpfung kann hochfrequente Motorresonanzgeräusche unterbinden. Hierbei steht Ihnen die automatische oder manuelle Frequenzdämpfung zur Auswahl.

2.5.17 Temperaturgeregelte Lüfter

Sensoren im Frequenzumrichter steuern die internen Kühllüfter in Abhängigkeit der Gerätetemperatur. Der Kühllüfter läuft meist nicht bei Betrieb mit niedriger Last, im Energiesparmodus oder Standby. Dadurch wird der Geräuschpegel gesenkt, die Effizienz erhöht und die Nutzungsdauer des Lüfters verlängert.

2.5.18 EMV-Konformität

Elektromagnetische Störungen (EMI) oder Funkfrequenzstörungen (EMV, bei Funkfrequenzen) sind Interferenzen, die einen Stromkreis durch elektromagnetische Induktion oder Strahlung von einer externen Quelle beeinträchtigen. Der Frequenzumrichter ist so konzipiert, dass er die Anforderungen der EMV-Produktnorm für Frequenzumrichter, IEC 61800-3, sowie die Europäische Norm EN 55011, erfüllt. Damit der Frequenzumrichter die Emissionswerte der Norm EN 55011 einhält, müssen Sie das Motorkabel abschirmen und ordnungsgemäß anschließen. Weitere Informationen zur EMV-Leistung finden Sie unter Kapitel 3.2.2 EMV-Prüfer- gebnisse (Störaussendung).

Stromversorgung, einschließlich Signaltrennung.

•

IGBT-Ansteuerkarte zur Ansteuerung der IGBTs,

•

Triggertransformatoren und Optokoppler.

Die Ausgangsstrom-Halleffektwandler.

•

2.6 Kundenspezifische Anwendungsfunktionen

Bei kundenspezifischen Anwendungsfunktionen handelt es sich um die gängigsten Funktionen, die Sie zur Verbesserung der Systemleistung in den Frequenzumrichter einprogrammieren können. Sie erfordern einen minimalen Programmierungs- oder Einrichtungsaufwand. Diese Funktionen können die Systemauslegung optimieren und möglicherweise die Integration von redundanten Bauteilen oder Funktionen vermeiden. Anweisungen zur Aktivierung dieser Funktionen finden Sie im Programmierhandbuch.

2.6.1 Automatische Motoranpassung

Die automatische Motoranpassung (AMA) ist ein automatisierter Testalgorithmus zur Messung der elektrischen Motorparameter. Die AMA stellt ein genaues elektronisches Modell des Motors bereit. Mit dieser Funktion kann der Frequenzumrichter die Abstimmung mit dem Motor für optimale Leistung und Effizienz berechnen. Indem Sie das AMA-Verfahren durchführen, wird außerdem die Energieoptimierungsfunktion des Frequenzumrichters verbessert. Die AMA wird bei Motorstillstand und ohne die Last vom Motor abzukoppeln durchgeführt.

2 2

2.5.19 Strommessung an allen drei Motorphasen

Die kontinuierliche Messung des Ausgangsstroms zum Motor an allen 3 Phasen schützt Frequenzumrichter und Motor vor Kurzschlüssen, Erdschlüssen und Phasenfehlern. Erdschlüsse am Ausgang werden sofort erkannt. Wenn ein Motorphasenfehler auftritt, stoppt der Frequenzumrichter sofort und meldet, welche Phase fehlt.

2.5.20 Galvanische Trennung der Steuerklemmen

Alle Steuerklemmen und Ausgangsrelaisklemmen sind galvanisch von der Netzversorgung getrennt. So ist der Regelkreis vollständig vor dem Eingangsstrom geschützt. Die Ausgangsrelaisklemmen müssen separat geerdet werden. Diese Isolierung entspricht den strengen Anforderungen der PELV-Richtlinie (Protective Extra Low Voltage, Schutzkleinspannung).

Die Komponenten, aus denen die galvanische Trennung besteht, umfassen:

2.6.2 Thermischer Motorschutz

Für die Bereitstellung des thermischen Motorschutzes gibt es drei Möglichkeiten:

Mittels direkter Temperaturmessung über den in

•

den Motorwicklungen eingebauten PTC-Sensor, der mit einem der Analog- oder Digitaleingänge verbunden ist.

mittels des mechanischen Thermoschalters

•

(Klixon-Schalter) an einem Digitaleingang.

mittels des integrierten elektronischen Thermo-

•

relais (ETR) für Asynchronmotoren.

Die ETR-Funktion berechnet die Motortemperatur, indem es den Strom, die Frequenz und die Betriebszeit misst. Der Frequenzumrichter zeigt die thermische Belastung am Motor in Prozent an und kann bei einem programmierbaren Überlast-Sollwert eine Warnung ausgeben. Durch die programmierbaren Optionen bei einer Überlast kann der Frequenzumrichter den Motor stoppen, die Ausgangsleistung reduzieren oder den Zustand ignorieren. Sogar bei niedrigen Drehzahlen erfüllt der Frequenzumrichter die Normen der I2t Klasse 20 für elektronische Motorüberlastung.

1,21,0 1,4

100

1,81,6 2,0

2.000

500

200

400 300

1.000

600

t [s]

175ZA052.11

fOUT = 0,2 x f M,N

fOUT = 2 x f M,N

fOUT = 1 x f M,N

IMN

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VLT® Refrigeration Drive FC 103

Motorfangschaltung

Mit dieser Funktion kann der Frequenzumrichter einen Motor, der aufgrund eines Netzausfalls unkontrolliert läuft,

„fangen“. Diese Option ist für Zentrifugen und Lüfter relevant.

Kinetischer Speicher

Mit dieser Funktion wird sichergestellt, dass der Frequenzumrichter so lange weiterläuft, wie Energie im System vorhanden ist. Bei kurzen Netzausfällen wird der Betrieb wiederhergestellt, sobald das Netz wieder verfügbar ist, ohne dabei die Anwendung anzuhalten oder die Kontrolle zu verlieren. Sie können mehrere Varianten des kinetischen Speichers auswählen.

Das Verhalten des Frequenzumrichters bei einem Netzausfall können Sie in Parameter 14-10 Netzausfall-

Abbildung 2.15 ETR-Eigenschaften

Funktion und Parameter 1-73 Motorfangschaltung konfigurieren.

Die X-Achse in Abbildung 2.15 zeigt das Verhältnis zwischen Motorstrom (I

) und Motornennstrom (I

motor

motor, nom

). Die YAchse zeigt die Zeit in Sekunden, bevor ETR eingreift und den Frequenzumrichter abschaltet. Die Kurven zeigen das Verhalten der Nenndrehzahl bei Nenndrehzahl x 2 und Nenndrehzahl x 0,2. Bei geringerer Drehzahl schaltet das ETR aufgrund einer geringeren Kühlung des Motors schon bei geringerer Wärmeentwicklung ab. So wird der Motor auch in niedrigen Drehzahlbereichen vor Überhitzung geschützt. Die ETR-Funktion berechnet die Motortemperatur anhand der Istwerte von Strom und Drehzahl. Die berechnete Temperatur kann in Parameter 16-18 Therm. Motorschutz abgelesen werden.

2.6.3 Netzausfall

Während eines Netzausfalls arbeitet der Frequenzumrichter weiter, bis die Zwischenkreisspannung unter das minimale Niveau abfällt. Das minimale Niveau liegt typischerweise 15 % unter der niedrigsten Versorgungsnennspannung. Die Höhe der Netzspannung vor dem Ausfall und die aktuelle Motorbelastung bestimmen, wie lange der Frequenzumrichter im Freilauf ausläuft.

Sie können für den Frequenzumrichter (Parameter 14-10 Netzausfall-Funktion) unterschiedliche Verhaltensweisen für Netzausfälle konfigurieren:

Abschaltblockierung, sobald die Leistung des

•

Zwischenkreises verbraucht ist.

Motorfreilauf mit Motorfangschaltung, sobald die

•

Netzversorgung zurückkehrt (Parameter 1-73 Motorfangschaltung).

Kinetischer Speicher.

•

Geregelte Rampe ab.

•

Für Kompressoren wird der Freilauf empfohlen, da die Trägheit in den meisten Situationen zu klein für die Motorfangschaltung ist.

2.6.4 Integrierte PID-Regler

Ihnen stehen 4 integrierte, proportionale, differentiale PIDRegler zur Verfügung, sodass die Notwendigkeit zusätzlicher Steuergeräte entfällt.

Einer der PID-Regler sorgt für eine konstante Steuerung von Systemen mit Rückführung, bei denen eine Regelung von Druck, Durchfluss, Temperatur oder einer anderen Systemanforderung erforderlich ist. Der Frequenzumrichter stellt eine eigenständige Steuerung der Motordrehzahl als Reaktion auf die Istwertsignale von Fernsensoren bereit. Der Frequenzumrichter kann zwei Istwertsignale von zwei verschiedenen Geräten verarbeiten. Mit dieser Funktion können Sie ein System mit unterschiedlichen IstwertAnforderungen steuern. Der Frequenzumrichter ergreift Steuerungsmaßnahmen, indem er die beiden Signale zur Optimierung der Systemleistung vergleicht.

Verwenden Sie die 3 zusätzlichen und unabhängigen Regler zur Regelung anderer prozessrelevanter Betriebsmittel, z. B. Förderpumpen in der Chemie, Ventilreglern oder zur Belüftung mit verschiedenen Stufen.

2.6.5 Automatischer Wiederanlauf

Sie können den Frequenzumrichter so programmieren, dass er den Motor nach einer Abschaltung aufgrund eines leichten Fehlers, wie einem vorübergehenden Leistungsverlust oder einer Schwankung, automatisch neu startet. Durch diese Funktion entfällt die Notwendigkeit eines manuellen Resets und der automatisierte Betrieb für ferngesteuerte Systeme wird verbessert. Die Anzahl der

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