Danfoss FC 202 Design guide [nl]

MAKING MODERN LIVING POSSIBLE

Design guide

VLT® AQUA Drive FC 202

0,25-90 kW

vlt-drives.danfoss.com

Inhoud Design guide

Inhoud

1 Inleiding

1.1 Doel van de design guide

1.2 Indeling

1.3 Aanvullende hulpmiddelen

1.4 Afkortingen, symbolen en conventies

1.5 Denities

1.6 Document- en softwareversie

1.7 Goedkeuringen en certiceringen

1.7.1 CE-markering 11

1.7.1.1 Laagspanningsrichtlijn 11

1.7.1.2 EMC-richtlijn 11

1.7.1.3 Machinerichtlijn 12

1.7.1.4 ErP-richtlijn 12

1.7.2 C-tick-conformiteit 12

1.7.3 UL-conformiteit 12

1.7.4 Maritieme conformiteit 12

1.8 Veiligheid

8 8 8 8

9 10 11 11

1.8.1 Algemene veiligheidsprincipes 13

2 Productoverzicht

2.1 Inleiding

2.2 Beschrijving van de werking

2.3 Werkingsvolgorde

2.3.1 Gelijkrichterdeel 21

2.3.2 Tussenkringdeel 21

2.3.3 Omvormerdeel 21

2.3.4 Remoptie 21

2.3.5 Loadsharing 22

2.4 Regelstructuren

2.4.1 Regelstructuur zonder terugkoppeling 22

2.4.2 Regelstructuur met terugkoppeling 23

2.4.3 Lokale (Hand On) en externe (Auto On) besturing 23

2.4.4 Gebruik van referenties 24

2.4.5 Gebruik van terugkoppelingen 26

2.5 Automatische operationele functies

16 16 20 21

2.5.1 Kortsluitbeveiliging 27

2.5.2 Overspanningsbeveiliging 27

2.5.3 Detectie ontbrekende motorfase 28

2.5.4 Detectie onbalans netfasen 28

Inhoud

VLT® AQUA Drive FC 202

2.5.5 Schakelen aan de uitgang 28

2.5.6 Overbelastingsbeveiliging 28

2.5.7 Automatische reductie 28

2.5.8 Automatische energieoptimalisatie 29

2.5.9 Automatic Switching Frequency Modulation (ASFM) 29

2.5.10 Automatische reductie wegens hoge schakelfrequentie 29

2.5.11 Automatische reductie wegens overtemperatuur 29

2.5.12 Automatisch aan-/uitlopen 29

2.5.13 Stroomgrenscircuit 29

2.5.14 Prestaties bij spanningsschommelingen 29

2.5.15 Softstart van de motor 30

2.5.16 Resonantiedemping 30

2.5.17 Temperatuurgeregelde ventilatoren 30

2.5.18 EMC-conformiteit 30

2.5.19 Stroommeting op alle drie motorfasen 30

2.5.20 Galvanische scheiding van stuurklemmen 30

2.6 Klantspecieke toepassingsfuncties

2.6.1 Automatische aanpassing motorgegevens 30

2.6.2 Thermische motorbeveiliging 31

2.6.3 Netstoring 31

2.6.4 Ingebouwde PID-regelaars 31

2.6.5 Automatische herstart 32

2.6.6 Vliegende start 32

2.6.7 Volledig koppel bij gereduceerd toerental 32

2.6.8 Frequentiebypass 32

2.6.9 Voorverwarming van de motor 32

2.6.10 Vier programmeerbare setups 32

2.6.11 Dynamisch remmen 32

2.6.12 Gelijkstroomrem 33

2.6.13 Slaapmodus 33

2.6.14 Startvoorwaarde 33

2.6.15 Smart Logic Control (SLC) 33

2.6.16 STO-functie 34

2.7 Fout-, waarschuwings- en alarmfuncties

2.7.1 Werking bij overtemperatuur 35

2.7.2 Waarschuwing bij hoge en lage referentie 35

2.7.3 Waarschuwing bij hoge en lage terugkoppeling 35

2.7.4 Onbalans fase of faseverlies 35

2.7.5 Waarschuwing bij hoge frequentie 35

2.7.6 Waarschuwing bij lage frequentie 35

Inhoud Design guide

2.7.7 Waarschuwing wegens hoge stroom 36

2.7.8 Waarschuwing bij lage stroom 36

2.7.9 Waarschuwing bij geen belasting/defecte band 36

2.7.10 Verbroken seriële interface 36

2.8 Gebruikersinterface en programmering

2.8.1 Lokaal bedieningspaneel 37

2.8.2 Pc-software 37

2.8.2.1 MCT 10 setupsoftware 37

2.8.2.2 VLT® Motion Control Tool MCT 31

2.8.2.3 Harmonic Calculation Software (HCS) 38

2.9 Onderhoud

2.9.1 Opslag 38

3 Systeemintegratie

3.1 Omgevingscondities tijdens bedrijf

3.1.1 Vochtigheid 39

3.1.2 Temperatuur 39

3.1.3 Koeling 40

3.1.4 Door de motor gegenereerde overspanning 41

3.1.5 Akoestische ruis 41

3.1.6 Trillingen en schokken 41

3.1.7 Agressieve omgevingen 41

39 39

3.1.8 Denities IP-klassen 43

3.1.9 Radiofrequente interferentie 43

3.1.10 Conformiteit met PELV en galvanische scheiding 44

3.1.11 Opslag 44

3.2 EMC, harmonischen en aardlekbeveiliging

3.2.1 Algemene aspecten van EMC-emissies 45

3.2.2 EMC-testresultaten 46

3.2.3 Emissie-eisen 48

3.2.4 Immuniteitseisen: 48

3.2.5 Motorisolatie 49

3.2.6 Motorlagerstromen 49

3.2.7 Harmonischen 50

3.2.8 Aardlekstroom 52

3.3 Netintegratie

3.3.1 Netconguratie en EMC-eecten 54

3.3.2 Laagfrequente interferentie in het net 54

3.3.3 Netstoringen analyseren 55

3.3.4 Opties voor het beperken van netstoringen 55

3.3.5 Radiofrequente interferentie 55

Inhoud

VLT® AQUA Drive FC 202

3.3.6 Classicatie van de bedrijfslocatie 56

3.3.7 Gebruik met geïsoleerde ingangsbron 56

3.3.8 Arbeidsfactorcorrectie 56

3.3.9 Vertraging ingangsvermogen 57

3.3.10 Nettransiënten 57

3.3.11 Werking met een stand-bygenerator 57

3.4 Motorintegratie

3.4.1 Afwegingen bij selecteren motor 58

3.4.2 Sinuslter en dU/dt-lters 58

3.4.3 Correcte motoraarding 58

3.4.4 Motorkabels 58

3.4.5 Afscherming motorkabel 58

3.4.6 Aansluiten van meerdere motoren 59

3.4.7 Stuurdraadisolatie 61

3.4.8 Thermische motorbeveiliging 61

3.4.9 Uitgangscontactor 61

3.4.10 Remfuncties 61

3.4.11 Dynamisch remmen 61

3.4.12 Berekening remweerstand 62

3.4.13 Remweerstandkabels 63

3.4.14 Remweerstand en rem-IGBT 63

3.4.15 Energierendement 63

3.5 Extra ingangen en uitgangen

3.5.1 Bedradingsschema 65

3.5.2 Relaisaansluitingen 66

3.5.3 EMC-correcte elektrische aansluiting 67

3.6 Mechanische planning

3.6.1 Vrije ruimte 68

3.6.2 wandmontage 68

3.6.3 Toegang 69

3.7 Opties en accessoires

3.7.1 Communicatieopties 73

3.7.2 Ingang/uitgang, terugkoppeling en veiligheidsopties 73

3.7.3 Cascaderegelingsopties 73

3.7.4 Remweerstanden 75

3.7.5 Sinuslters 75

3.7.6 dU/dt-lters 75

3.7.7 Common-modelters 75

3.7.8 Harmonischenlters 76

3.7.9 IP 21/NEMA type 1-behuizingsset 76

Inhoud Design guide

3.7.10 Bevestigingsset voor externe bediening van LCP 78

3.7.11 Montagebeugel voor behuizingsgrootte A5, B1, B2, C1 en C2 79

3.8 Seriële interface RS485

3.8.1 Overzicht 80

3.8.2 Netwerkaansluiting 81

3.8.3 RS485-busafsluiting 81

3.8.4 EMC-voorzorgsmaatregelen 81

3.8.5 Overzicht FC-protocol 82

3.8.6 Netwerkconguratie 82

3.8.7 Berichtframingstructuur FC-protocol 82

3.8.8 Voorbeelden FC-protocol 86

3.8.9 Modbus RTU-protocol 87

3.8.10 Berichtframingstructuur Modbus RTU 88

3.8.11 Toegang tot parameters 91

3.8.12 FC-omvormerstuurwoordproel 92

3.9 Checklist systeemontwerp

4 Toepassingsvoorbeelden

4.1 Overzicht toepassingsvoorbeelden

4.2 Speciale toepassingsfuncties

100 100 100

4.2.1 SmartStart 100

4.2.2 Snelmenu Water en pompen 101

4.2.3 29-1* Deragging Function 101

4.2.4 Voor-/nasmeren 102

4.2.5 29-5* Flow Conrmation 103

4.3 Voorbeelden toepassingssetup

4.3.1 Toepassing met dompelpomp 106

4.3.2 BASIC cascaderegelaar 108

4.3.3 Pompstaging met wisselende hoofdpomp 109

4.3.4 Systeemstatus en bediening 109

4.3.5 Bedradingsschema cascaderegelaar 110

4.3.6 Bedradingsschema voor pomp met variabel toerental 111

4.3.7 Bedradingsschema voor hoofdpompwisseling 111

5 Speciale omstandigheden

5.1 Handmatige reductie

5.2 Reductie wegens lange motorkabels of kabels met een grotere dwarsdoorsnede

5.3 Reductie wegens omgevingstemperatuur

104

115 115 116 116

6 Typecode en selectie

6.1 Bestellen

121 121

Inhoud

VLT® AQUA Drive FC 202

6.1.1 Typecode 121

6.1.2 Softwaretaal 123

6.2 Opties, accessoires en reserveonderdelen

6.2.1 Opties en accessoires 123

6.2.2 Reserveonderdelen 125

6.2.3 Accessoiretassen 125

6.2.4 Keuze van de remweerstand 126

6.2.5 Aanbevolen remweerstanden 127

6.2.6 Alternatieve remweerstanden, T2 en T4 134

6.2.7 Harmonischenlters 135

6.2.8 Sinuslters 137

6.2.9 dU/dt-lters 139

6.2.10 Common-modelters 140

7 Specicaties

7.1 Elektrische gegevens

7.1.1 Netvoeding 1 x 200-240 V AC 141

7.1.2 Netvoeding 3 x 200-240 V AC 142

7.1.3 Netvoeding 1 x 380-480 V AC 145

7.1.4 Netvoeding 3 x 380-480 V AC 146

123

141 141

7.1.5 Netvoeding 3 x 525-600 V AC 150

7.1.6 Netvoeding 3 x 525-690 V AC 154

7.2 Netvoeding

7.3 Uitgangsvermogen van de motor en motorgegevens

7.4 Omgevingscondities

7.5 Kabelspecicaties

7.6 Stuuringang/-uitgang en stuurgegevens

7.7 Zekeringen en circuitbreakers

7.8 Vermogensklasse, gewicht en afmetingen

7.9 dU/dt-tests

7.10 Akoestische-ruiswaarden

7.11 Geselecteerde opties

7.11.1 VLT® General Purpose I/O MCB 101

7.11.2 VLT® Relay Card MCB 105

7.11.3 VLT® PTC Thermistor Card MCB 112

7.11.4 VLT® Extended Relay Card MCB 113

7.11.5 VLT® Sensor Input MCB 114

157 157 158 158 159 162 170 171 173 174 174 174 176 178 179

7.11.6 VLT® Extended Cascade Controller MCO 101

7.11.7 VLT® Advanced Cascade Controller MCO 102

8 Bijlage – geselecteerde tekeningen

180 181

184

Inhoud Design guide

8.1 Tekeningen voor aansluiting netvoeding (3 fasen)

8.2 Tekeningen voor motoraansluiting

8.3 Tekeningen voor relaisklemmen

8.4 Kabelinvoergaten

Trefwoordenregister

184 187 189 190

194

Inleiding

VLT® AQUA Drive FC 202

1 Inleiding

1.1 Doel van de design guide

Deze design guide voor Danfoss VLT® AQUA Drivefrequentieomvormers is bedoeld voor:

project- en systeemengineers;

•

ontwerpadviseurs;

•

toepassings- en productspecialisten.

•

De design guide bevat technische informatie die u helpt om inzicht te krijgen in de mogelijkheden van de frequentieomvormer voor integratie in motorregel- en bewakingssystemen.

De design guide is bedoeld om ontwerpafwegingen en planningsgegevens te bieden voor integratie van de frequentieomvormer in een systeem. De design guide is van toepassing op diverse frequentieomvormers en opties voor uiteenlopende toepassingen en installaties.

Op basis van de uitgebreide productgegevens kunt u in de ontwerpfase een goed doordacht systeem ontwikkelen met optimale functionaliteit en maximaal rendement.

VLT® is een gedeponeerd handelsmerk.

1.2

Indeling

Hoofdstuk 1 Inleiding: het algemene doel van de design guide en conformiteit met internationale richtlijnen.

Hoofdstuk 2 Productoverzicht: de interne opbouw en functionaliteit van de frequentieomvormer en operationele functies.

Hoofdstuk 3 Systeemintegratie: omgevingseisen; EMC, harmonischen en aardlekken; netingang; motoren en motoraansluitingen; andere aansluitingen; mechanische planning; en beschrijvingen van beschikbare opties en accessoires.

Hoofdstuk 7

gegevens in de vorm van tabellen en afbeeldingen.

Hoofdstuk 8 Bijlage – geselecteerde tekeningen: een compilatie van afbeeldingen ter illustratie van netvoedingsen motoraansluitingen, relaisklemmen en kabelingangen.

Specicaties: een compilatie van technische

1.3 Aanvullende hulpmiddelen

Er zijn hulpmiddelen beschikbaar om inzicht te krijgen in geavanceerde bedienings- en programmeerfuncties van de frequentieomvormer en naleving van richtlijnen:

De Bedieningshandleiding VLT® AQUA Drive FC 202

•

(in deze handleiding aangeduid als bedieningshandleiding) biedt gedetailleerde informatie over

de installatie en het opstarten van de frequentieomvormer.

De VLT® AQUA Drive FC 202 Design Guide bevat

•

ontwerp- en planningsinformatie die nodig is om de frequentieomvormer te kunnen integreren in een systeem.

De Programmeerhandleiding VLT® AQUA Drive FC

•

202 (in deze handleiding aangeduid als programmeerhandleiding) gaat dieper in op het gebruik

van parameters en bevat veel toepassingsvoorbeelden.

Frequency Converters - Safe Torque O

In VLT

•

Operating Instructions vindt u informatie over het gebruik van Danfoss-frequentieomvormers in toepassingen met functionele veiligheid. Deze handleiding wordt bij de frequentieomvormer geleverd als de STO-optie aanwezig is.

De VLT® Brake Resistor Design Guide legt uit hoe u

•

de optimale remweerstand kunt selecteren.

Aanvullende documentatie en handleiding zijn te downloaden via danfoss.com/Product/Literature/Technical

+Documentation.htm.

Hoofdstuk 4 Toepassingsvoorbeelden: voorbeelden van

producttoepassingen en richtlijnen voor gebruik.

Hoofdstuk 5 Speciale omstandigheden: details over ongebruikelijke bedrijfsomgevingen.

Hoofdstuk 6 Typecode en selectie: procedures voor het bestellen van apparatuur en opties om het beoogde gebruik van het systeem te realiseren.

LET OP

Een deel van de informatie in deze documentatie is mogelijk niet van toepassing bij gebruik van beschikbare optionele apparatuur. Zorg dat u de bij de opties geleverde instructies doorleest met het oog op specieke vereisten.

Neem contact op met een Danfoss-leverancier of ga naar www.danfoss.com voor aanvullende informatie.

Inleiding

Design guide

1.4 Afkortingen, symbolen en conventies

60° AVM 60° asynchrone vectormodulatie A Ampère/AMP AC Wisselstroom AD Luchtontlading AEO Automatische energieoptimalisatie AI Analoge ingang AMA Automatische aanpassing motorgegevens AWG American Wire Gauge °C

Graden Celsius CD Constante ontlading CM Common mode CT Constant koppel DC Gelijkstroom DI Digitale ingang DM Dierentiële modus D-TYPE Afhankelijk van de frequentieomvormer EMC Elektromagnetische compatibiliteit EMK Elektromotorische kracht ETR Elektronisch thermisch relais f

JOG

De motorfrequentie wanneer de jogfunctie is

geactiveerd f f

MAX

Motorfrequentie

De maximale uitgangsfrequentie die de

frequentieomvormer op de uitgang schakelt f

MIN

De minimale motorfrequentie van de frequen-

tieomvormer f

M,N

Nominale motorfrequentie FC Frequentieomvormer g gram Hiperface® Hiperface® is een gedeponeerd handelsmerk

van Stegmann pk Paardenkracht HTL HTL-encoder (10-30 V) pulsen – hoogspan-

ningstransistorlogica Hz Hertz I

INV

LIM

M,N

VLT,MAX

VLT,N

Nominale uitgangsstroom van de omvormer

Stroomgrens

Nominale motorstroom

De maximale uitgangsstroom

De nominale uitgangsstroom die door de

frequentieomvormer wordt geleverd kHz Kilohertz LCP Lokaal bedieningspaneel lsb Minst signicante bit m Meter mA Milliampère MCM Mille Circular Mil MCT Motion Control Tool mH Inductantie in millihenry min Minuut ms Milliseconde msb Meest signicante bit

VLT

Het rendement van de frequentieomvormer gedenieerd als de verhouding tussen

uitgangsvermogen en ingangsvermogen nF Capaciteit in nanofarad NLCP Numeriek lokaal bedieningspaneel Nm Newtonmeter n

Online-/oineparameters

Synchroon motortoerental

Wijzigingen van onlineparameters worden

onmiddellijk na het wijzigen van de

datawaarde geactiveerd P

br,cont.

Nominaal vermogen van de remweerstand

(gemiddeld vermogen tijdens continu

remmen) PCB Printed Circuit Board – printplaat PCD Procesdata PELV Protective Extra Low Voltage P

Het nominale uitgangsvermogen van de

frequentieomvormer als hoge overbelasting

(HO) P

M,N

Nominaal motorvermogen PM-motor Permanentmagneetmotor Proces-PID De PID-regelaar handhaaft het gewenste

niveau voor toerental, druk, temperatuur

enzovoort R

br,nom

De nominale weerstandswaarde die zorgt voor

een remvermogen op de motoras van

150/160% gedurende 1 minuut RCD Reststroomapparaat Regen Regeneratieve klemmen R

min

Door de frequentieomvormer toegestane

minimale remweerstand RMS Root Mean Square tpm Toeren per minuut R

rec

Aanbevolen weerstand van Danfoss-remweer-

standen s Seconde SFAVM Stator Flux Asynchrone Vectormodulatie STW Statuswoord SMPS Schakelende voeding THD Totale harmonische vervorming T

LIM

Koppelbegrenzing TTL TTL-encoder (5 V) pulsen – transistor-transi-

storlogica U

M,N

Nominale motorspanning V Volt VT Variabel koppel VVC+ Voltage Vector Control

Tabel 1.1 Afkortingen

Inleiding

VLT® AQUA Drive FC 202

Conventies

Genummerde lijsten geven procedures aan. Lijsten met opsommingstekens geven andere informatie en beschrijvingen van afbeeldingen aan. Cursieve tekst geeft een van de volgende zaken aan:

Kruisverwijzing

•

Koppeling

•

Voetnoot

•

Parameternaam, naam parametergroep, parame-

•

teroptie

Alle afmetingen zijn in mm (inch). * geeft de standaardinstelling van een parameter aan.

De volgende symbolen worden gebruikt in dit document:

WAARSCHUWING

Geeft een potentieel gevaarlijke situatie aan die kan leiden tot ernstig of dodelijk letsel.

VOORZICHTIG

Geeft een potentieel gevaarlijke situatie aan die kan leiden tot licht of matig letsel. Kan tevens worden gebruikt om te waarschuwen tegen onveilige werkpraktijken.

LET OP

Geeft belangrijke informatie aan, waaronder situaties die kunnen leiden tot schade aan apparatuur of eigendommen.

1.5 Denities

Remweerstand

De remweerstand is een module die het remvermogen dat bij regeneratief remmen wordt gegenereerd, kan absorberen. Dit regeneratieve remvermogen verhoogt de tussenkringspanning en een remchopper zorgt ervoor dat het vermogen wordt overgebracht naar de remweerstand.

Vrijloop

De motoras bevindt zich in de vrije modus. Geen koppel op de motor.

CT-karakteristieken

Constant-koppelkarakteristieken, gebruikt voor alle toepassingen, zoals transportbanden, verdringerpompen en kranen.

Initialisatie

Bij initialisatie (14-22 Bedrijfsmodus) keert de frequentieomvormer terug naar de standaardinstelling.

Intermitterende belastingscyclus

De nominale intermitterende belasting heeft betrekking op een reeks belastingscycli. Elke cyclus bestaat uit een belaste en een onbelaste periode. Het kan een periodieke cyclus of een niet-periodieke cyclus betreen.

Arbeidsfactor

De werkelijke arbeidsfactor (lambda) houdt rekening met alle harmonischen en is altijd lager dan de arbeidsfactor (cos phi), die alleen rekening houdt met de 1e harmonische van stroom en spanning.

P kW

cosφ = 

P kVA

Cos phi wordt ook wel verschuivingsfactor genoemd. Zowel lambda als cos phi worden in

hoofdstuk 7.2 Netvoeding gespeciceerd voor Danfoss VLT®-frequentieomvormers.

De arbeidsfactor geeft aan in hoeverre een frequentieomvormer de netvoeding belast. Hoe lager de arbeidsfactor, hoe hoger de I dezelfde kW-prestatie.

Bovendien betekent een hoge arbeidsfactor dat de harmonische stromen laag zijn. Alle Danfoss-frequentieomvormers zijn uitgerust met ingebouwde DC-spoelen in de DC-tussenkring. Dit zorgt voor een hoge arbeidsfactor en beperkt de totale harmonische vervorming (THD) op de netvoeding.

Setup

U kunt parameterinstellingen in 4 setups opslaan. Het is mogelijk om tussen de 4 parametersetups te schakelen en 1 setup te bewerken terwijl een andere setup actief is.

Slipcompensatie

De frequentieomvormer compenseert het slippen van de motor met een aanvulling op de frequentie op basis van de gemeten motorbelasting, waardoor het motortoerental vrijwel constant wordt gehouden.

Smart Logic Control (SLC)

De SLC is een reeks door de gebruiker gedenieerde acties die wordt uitgevoerd wanneer de bijbehorende, door de gebruiker gedenieerde gebeurtenissen door de SLC worden geëvalueerd als TRUE. (Parametergroep 13-** Smart Logic).

Standaard FC-bus

Omvat een RS485-bus met FC-protocol of MC-protocol. Zie 8-30 Protocol.

Thermistor

Een temperatuurafhankelijke weerstand die geplaatst wordt op plaatsen waar de temperatuur moet worden bewaakt (frequentieomvormer of motor).

UλxIλxcosφ

 = 

UλxIλ

RMS

voor

Inleiding

Uitschakeling (trip)

Een toestand die zich voordoet in foutsituaties, bijvoorbeeld als de frequentieomvormer wordt blootgesteld aan een overtemperatuur of wanneer de frequentieomvormer de motor, het proces of het mechanisme beschermt. Een herstart is niet mogelijk totdat de oorzaak van de fout is weggenomen en de uitschakelingsstatus is opgeheven. Hef de uitschakelingsstatus op door:

reset te activeren of

•

de frequentieomvormer te programmeren om een

•

automatische reset uit te voeren.

Gebruik een uitschakeling (trip) niet voor persoonlijke veiligheid.

Uitschakeling met blokkering

Een toestand die zich voordoet in foutsituaties waarbij de frequentieomvormer zichzelf beschermt en fysiek ingrijpen noodzakelijk is, bijv. als de frequentieomvormer wordt kortgesloten op de uitgang. Een uitschakeling met blokkering kan alleen worden opgeheven door de netvoeding af te schakelen, de oorzaak van de fout weg te nemen en de frequentieomvormer opnieuw aan te sluiten op het net. Een herstart is niet mogelijk totdat de uitschakelingsstatus is opgeheven door het activeren van de reset of, in sommige gevallen, doordat een automatische reset is geprogrammeerd. Gebruik een uitschakeling (trip) niet voor persoonlijke veiligheid.

VT-karakteristieken

Variabel-koppelkarakteristieken voor pompen en ventilatoren.

1.6

Document- en softwareversie

Deze handleiding wordt regelmatig herzien en bijgewerkt. Alle suggesties voor verbetering zijn welkom.

Tabel 1.2 toont de documentversie en de bijbehorende softwareversie.

Design guide

1.7.1

CE-markering

Afbeelding 1.1 CE

De CE-markering (Communauté Européenne) geeft aan dat de fabrikant van het product voldoet aan alle relevante EUrichtlijnen. De EU-richtlijnen die van toepassing zijn op het ontwerp en de productie van frequentieomvormers, staan vermeld in Tabel 1.3.

LET OP

De CE-markering heeft geen betrekking op de kwaliteit van het product. Het is niet mogelijk om technische specicaties af te leiden uit de CE-markering.

LET OP

Frequentieomvormers met een ingebouwde veiligheidsfunctie moeten voldoen aan de Machinerichtlijn.

EU-richtlijn Versie

Laagspanningsrichtlijn 2006/95/EC EMC-richtlijn 2004/108/EC Machinerichtlijn ErP-richtlijn 2009/125/EC ATEX-richtlijn 94/9/EC RoHS-richtlijn 2002/95/EC

Tabel 1.3 EU-richtlijnen die van toepassing zijn op frequentieomvormers

1) Enkel frequentieomvormers met een ingebouwde veiligheidsfunctie moeten voldoen aan de Machinerichtlijn.

Conformiteitsverklaringen zijn leverbaar op aanvraag.

2006/42/EC

Versie Opmerkingen Softwareversie

MG20N6xx Vervangt MG20N5xx 2.20 en later

Tabel 1.2 Document- en softwareversie

1.7

Goedkeuringen en certiceringen

Frequentieomvormers zijn ontworpen overeenkomstig de richtlijnen in deze sectie.

Meer informatie over goedkeuringen en certicaten is te vinden in het downloadgedeelte op http://

www.danfoss.com/BusinessAreas/DrivesSolutions/Documentations/.

1.7.1.1

De Laagspanningsrichtlijn is van toepassing op alle elektrische apparaten in het spanningsbereik van 50-1000 V AC en 75-1600 V DC.

De richtlijn heeft tot doel om de persoonlijke veiligheid te waarborgen en schade aan eigendommen te voorkomen bij gebruik van elektrische apparatuur die correct is geïnstalleerd en correct wordt onderhouden, in de toepassing waarvoor deze apparatuur is bedoeld.

1.7.1.2

De EMC-richtlijn (elektromagnetische compatibiliteit) heeft tot doel om de elektromagnetische interferentie te beperken en de immuniteit van elektrische apparatuur en installaties te verbeteren. De basiseis voor bescherming

Laagspanningsrichtlijn

EMC-richtlijn

Inleiding

VLT® AQUA Drive FC 202

van EMC-richtlijn 2004/108/EG stelt dat apparaten die elektromagnetische interferentie (EMI) genereren, of waarvan de werking door EMI kan worden beïnvloed, zodanig moeten zijn ontworpen dat het genereren van elektromagnetische interferentie wordt beperkt en dat ze een adequaat niveau van ongevoeligheid ten opzichte van EMI bieden wanneer ze correct worden geïnstalleerd en onderhouden, en worden gebruikt zoals bedoeld.

Elektrische apparaten die zelfstandig worden gebruikt of deel uitmaken van een systeem, moeten zijn voorzien van de CE-markering. Systemen hoeven niet te zijn voorzien van de CE-markering, maar moeten wel voldoen aan de basiseisen voor bescherming volgens de EMC-richtlijn.

1.7.1.3

De Machinerichtlijn heeft tot doel om de persoonlijke veiligheid te waarborgen en schade aan eigendommen te voorkomen bij gebruik van mechanische apparatuur in toepassingen waarvoor de apparatuur bedoeld is. De Machinerichtlijn is van toepassing op machines die bestaan uit een groep onderling verbonden componenten of apparaten waarvan er ten minste één mechanische bewegingen kan uitvoeren.

Frequentieomvormers met een ingebouwde veiligheidsfunctie moeten voldoen aan de Machinerichtlijn. Frequentieomvormers zonder veiligheidsfunctie vallen niet onder de Machinerichtlijn. Wanneer een frequentieomvormer is geïntegreerd in een machinesysteem, kan Danfoss informatie verstrekken over de veiligheidsaspecten met betrekking tot de frequentieomvormer.

Wanneer frequentieomvormers worden gebruikt in machines met ten minste één bewegend deel, moet de machinefabrikant een verklaring afgeven dat het product voldoet aan alle relevante statuten en veiligheidsmaatregelen.

1.7.1.4

De ErP-richtlijn is de Europese Ecodesignrichtlijn voor energiegerelateerde producten. De richtlijn denieert de eisen voor ecologisch ontwerp voor energiegerelateerde producten, inclusief frequentieomvormers. De richtlijn heeft tot doel om het energierendement en het milieubeschermingsniveau te verhogen, waarbij tevens de zekerheid van de energievoorziening wordt versterkt. De milieueecten van energiegerelateerde producten omvatten het energieverbruik gedurende de volledige levensduur van het product.

Machinerichtlijn

ErP-richtlijn

1.7.2

C-tick-conformiteit

Afbeelding 1.2 C-Tick

Het C-tick-label geeft aan dat het product voldoet aan de relevante technische normen voor elektromagnetische compatibiliteit (EMC). C-tick-conformiteit is vereist voor elektrische en elektronische producten die op de markt worden gebracht in Australië en Nieuw-Zeeland.

De C-tick-verordening heeft betrekking op emissies via geleiding en straling. Voor frequentieomvormers moet u de emissielimieten volgen die zijn 61800-3.

Op verzoek kan een conformiteitsverklaring worden afgegeven.

UL-conformiteit

1.7.3

UL Listed

Afbeelding 1.3 UL

gespeciceerd in EN-IEC

LET OP

525-690 V-frequentieomvormers zijn niet gecerticeerd voor UL.

De frequentieomvormer voldoet aan de eisen van UL 508C ten aanzien van het behoud van het thermische geheugen. Zie hoofdstuk 2.6.2 Thermische motorbeveiliging voor meer informatie.

Maritieme conformiteit

1.7.4

Eenheden met beschermingsklasse IP 55 (NEMA 12) of hoger voorkomen vonkvorming en zijn geclassiceerd als elektrische apparaten met beperkt explosiegevaar overeenkomstig het Europees Verdrag inzake het internationale vervoer van gevaarlijke goederen over de binnenwateren (ADN).

Ga naar www.danfoss.com voor aanvullende informatie over goedkeuringen voor maritieme toepassingen.

130BD832.10

Inleiding

Voor eenheden met beschermingsklasse IP 20/Chassis, IP 21/NEMA 1 of IP 54 moet u het risico op vonkvorming als volgt vermijden:

Installeer geen netschakelaar.

•

Zorg dat 14-50

•

Verwijder alle relaisstekkers die zijn gemarkeerd

•

als RELAY. Zie Afbeelding 1.4. Controleer of er relaisopties zijn geïnstalleerd, en

•

zo ja welke? De enige toegestane relaisoptie is VLT® Extended Relay Card MCB 113.

RFI-lter is ingesteld op [1] Aan.

Design guide

Het strikt opvolgen van de veiligheidsmaatregelen en kennisgevingen is verplicht voor een veilige werking van de frequentieomvormer.

1.8.2 Gekwaliceerd personeel

Een probleemloze en veilige werking van de frequentieomvormer is alleen mogelijk als de frequentieomvormer op correcte en betrouwbare wijze wordt vervoerd, opgeslagen, geïnstalleerd, gebruikt en onderhouden. Deze apparatuur mag uitsluitend worden geïnstalleerd of bediend door

gekwaliceerd personeel.

Gekwaliceerd personeel is gedenieerd als opgeleide

medewerkers die bevoegd zijn om apparatuur, systemen en circuits te installeren, in bedrijf te stellen en te onderhouden overeenkomstig relevante wetten en voorschriften. Daarnaast moet het gekwaliceerde personeel bekend zijn met de instructies en veiligheidsmaatregelen die in deze bedieningshandleiding staan beschreven.

1, 2 Relaisstekkers

Afbeelding 1.4 Positie van relaisstekkers

Op verzoek wordt een verklaring van de fabrikant afgegeven.

1.8

Veiligheid

WAARSCHUWING

HOGE SPANNING

Frequentieomvormers bevatten hoge spanning wanneer ze zijn aangesloten op een netingang, DC-voeding of loadsharing. Als de installatie, het opstarten en het onderhoud niet worden uitgevoerd door gekwaliceerd personeel, kan dit leiden tot ernstig of dodelijk letsel.

Installatie, opstarten en onderhoud mogen

•

uitsluitend worden uitgevoerd door gekwaliceerd personeel.

1.8.1 Algemene veiligheidsprincipes

Frequentieomvormers bevatten componenten die onder hoge spanning staan en kunnen bij onjuiste hantering dodelijk letsel veroorzaken. Deze apparatuur mag uitsluitend worden geïnstalleerd of bediend door gekwaliceerd personeel. Voer geen reparatiewerkzaamheden uit voordat de spanning naar de frequentieomvormer is onderbroken en de voorgeschreven ontladingstijd voor het afvoeren van opgeslagen elektrische energie is verstreken.

Inleiding

VLT® AQUA Drive FC 202

WAARSCHUWING

ONBEDOELDE START

Wanneer de frequentieomvormer is aangesloten op de netvoeding, DC-voeding of loadsharing, kan de motor op elk moment starten. Een onbedoelde start tijdens programmeer-, onderhouds- of reparatiewerkzaamheden kan leiden tot ernstig of dodelijk letsel of tot schade aan apparatuur of eigendommen. De motor kan worden gestart via een externe schakelaar, een seriële buscommando, een ingangsreferentiesignaal van het LCP of door het opheen van een foutconditie. Om een onbedoelde motorstart te voorkomen:

Onderbreek de netvoeding naar de frequentie-

•

omvormer. Druk op [O/Reset] op het LCP voordat u

•

parameters gaat programmeren. De frequentieomvormer, motor en eventuele

•

door de motor aangedreven apparatuur moeten volledig bedraad en gemonteerd zijn voordat de frequentieomvormer op de netvoeding, DCvoeding of loadsharing wordt aangesloten.

WAARSCHUWING

ONTLADINGSTIJD

De frequentieomvormer bevat DC-tussenkringcondensatoren waarop spanning kan blijven staan, ook wanneer de frequentieomvormer niet van spanning wordt voorzien. Als u de aangegeven wachttijd na afschakeling niet in acht neemt voordat u onderhouds- of reparatiewerkzaamheden uitvoert, kan dit leiden tot ernstig of dodelijk letsel.

Stop de motor.

•

Onderbreek de netvoeding en externe DC-

•

tussenkringvoedingen, inclusief backupvoedingen, UPS-eenheden en DC-tussenkringaansluitingen naar andere frequentieomvormers.

Schakel aanwezige PM-motoren af of blokkeer

•

ze. Wacht tot de condensatoren volledig zijn

•

ontladen voordat u onderhouds- of reparatiewerkzaamheden uitvoert. De vereiste wachttijd staat vermeld in Tabel 1.4.

Spanning [V]

200-240 0,25-3,7 kW - 5,5-45 kW 380-480 0,37-7,5 kW - 11-90 kW 525-600 0,75-7,5 kW - 11-90 kW 525-690 - 1,1-7,5 kW 11-90 kW Er kan hoge spanning aanwezig zijn, ook wanneer de waarschuwingsleds uit zijn.

Tabel 1.4 Ontladingstijd

Minimale wachttijd

(minuten)

4 7 15

WAARSCHUWING

GEVAAR VOOR LEKSTROOM

De aardlekstroom bedraagt meer dan 3,5 mA. Een onjuiste aarding van de frequentieomvormer kan leiden tot ernstig of dodelijk letsel.

Zorg dat de apparatuur correct is geaard door

•

een erkende elektrisch installateur.

WAARSCHUWING

GEVAARLIJKE APPARATUUR

Het aanraken van draaiende assen en elektrische apparatuur kan leiden tot ernstig of dodelijk letsel.

De installatie, het opstarten en het onderhoud

•

mogen uitsluitend worden uitgevoerd door hiervoor opgeleid en gekwaliceerd personeel.

Zorg dat alle elektrische werkzaamheden

•

worden uitgevoerd overeenkomstig de nationale en lokale elektriciteitsvoorschriften.

Volg de procedures in dit document.

•

WAARSCHUWING

ONBEDOELD DRAAIEN VAN DE MOTOR WINDMILLING

Het onbedoeld draaien van permanentmagneetmotoren wekt spanning op waardoor de eenheid kan worden geladen; dit kan leiden tot ernstig of dodelijk letsel of schade aan apparatuur.

Zorg dat permanentmagneetmotoren zijn

•

geblokkeerd om onbedoeld draaien te voorkomen.

Inleiding

Design guide

VOORZICHTIG

GEVAAR BIJ INTERNE FOUT

Een interne fout in de frequentieomvormer kan leiden tot ernstig letsel als de frequentieomvormer niet goed is afgesloten.

Controleer voordat u de spanning inschakelt of

•

alle veiligheidsafdekkingen op hun plaats zitten en stevig zijn vastgezet.

130BD889.10

0 100 200 300 400

(mwg)

1350rpm

1650rpm

(kW)

200100 300

(

m3 /h

)

(

m3 /h

)

400

1350rpm

1650rpm

shaft

Productoverzicht

2 Productoverzicht

VLT® AQUA Drive FC 202

2.1 Inleiding

Dit hoofdstuk geeft een overzicht van de primaire componenten en circuits van de frequentieomvormer. Het beschrijft de interne elektrische en signaalverwerkingsfuncties. Ook een beschrijving van de interne regelstructuur is opgenomen.

Het hoofdstuk beschrijft tevens automatische en optionele frequentieomvormerfuncties die beschikbaar zijn voor het ontwerpen van robuuste besturingssystemen met geavanceerde prestaties op het gebied van regeling en statusrapportage.

Product speciaal ontworpen voor

2.1.1 water- en afvalwatertoepassingen

De VLT® AQUA Drive FC 202 is ontworpen voor water- en afvalwatertoepassingen. De geïntegreerde SmartStartwizard en het snelmenu Water en pompen leiden de gebruiker door het inbedrijfstellingsproces. De standaarden optionele functies omvatten:

Cascaderegeling

•

Droogloopdetectie

•

Einde-curvedetectie

•

Motorwisseling

•

Deragging

•

Initiële en uiteindelijke ramp

•

Aan-/uitloop afsluit-/terugslagklep

•

STO

•

Detectie weinig ow

•

Voorsmeren

•

Flowbevestiging

•

Leidingvulmodus

•

Slaapmodus

•

Realtimeklok

•

Wachtwoordbeveiliging

•

Overbelastingsbeveiliging

•

Smart Logic Control

•

Bewaking minimumtoerental

•

Vrij programmeerbare tekst voor informatie,

•

waarschuwingen en alarmen

2.1.2

Energiebesparing

In vergelijking met alternatieve regelsystemen en technieken is een frequentieomvormer hét energiebesparingssysteem voor het regelen van ventilatoren pompsystemen.

Bij gebruik van een frequentieomvormer voor het regelen van de ow leidt een verlaging van het pomptoerental van 20% in typische toepassingen tot een energiebesparing van zo'n 50%. Afbeelding 2.1 toont een voorbeeld van de haalbare energiebesparing.

1 Energiebesparing

Afbeelding 2.1 Voorbeeld: Energiebesparing

100%

50%

25%

12,5%

50% 100%

80%

175HA208.10

Power ~n

Pressure ~n

Flow ~n

Productoverzicht Design guide

2.1.3 Voorbeeld van energiebesparing

In Afbeelding 2.2 is te zien dat de ow wordt geregeld door wijziging van het pomptoerental, gemeten in tpm. Bij een toerentalreductie van slechts 20% ten opzichte van het nominale toerental wordt ook de ow met 20% verlaagd. Dit komt omdat de ow recht evenredig is met het toerental. Het elektriciteitsverbruik neemt echter af met bijna 50%. Als het systeem slechts een paar dagen per jaar een ow hoeft te leveren die gelijk is aan 100%, terwijl het gemiddelde gedurende de rest van het jaar minder is dan 80% van de nominale ow, bedraagt de hoeveelheid bespaarde energie zelfs meer dan 50%.

Afbeelding 2.2 laat zien hoe de energieverbruik van centrifugaalpompen afhankelijk zijn van het toerental (tpm).

ow, de druk en het

2.1.4

Klepregeling versus snelheidsregeling voor centrifugaalpompen

Klepregeling

Omdat de druk in watersystemen varieert, moet de ow op basis hiervan worden aangepast. Veelgebruikte methoden voor het aanpassen van de ow zijn smoren of recirculatie met behulp van kleppen.

Een recirculatieklep die te ver is geopend, kan ertoe leiden dat de pomp aan het einde van de pompcurve werkt, met een hoog debiet bij een lage pompopvoerhoogte. Deze condities betekenen niet alleen een verspilling van energie vanwege het hoge toerental van de pomp, maar ze kunnen ook leiden tot pompcavitatie en vervolgens tot schade aan de pomp.

Het smoren van de ow met een regelklep voegt een drukval toe over de klep (HP-HS). Dit is te vergelijken met het gelijktijdig accelereren en aan de rem trekken in een poging om de snelheid van een auto te verlagen. Afbeelding 2.3 laat zien dan smoren ertoe leidt dat de systeemcurve bij punt (2) op de pompcurve afbuigt naar een punt met een aanzienlijk lager rendement (1).

2 2

Afbeelding 2.2 Aniteitswetten voor centrifugaalpompen

Flow: 

Druk: 

Vermogen: 

 = 

Uitgaand van een gelijk rendement in het toerentalbereik.

Q =

ow P = vermogen Q1 = ow 1 P1 = vermogen 1 Q2 = gereduceerde ow P2 = gereduceerd vermogen H = druk n = toerentalregeling H1 = druk 1 n1 = toerental 1 H2 = gereduceerde druk n2 = gereduceerd toerental

Tabel 2.1 Aniteitswetten

100% speed

Flow

Pump curve

Head or pressure Head or pressure

Natural

operating point

Operating

point

Throttled

Unthrottled

Throttled system

Unthrottled system

130BD890.10

Flow

Head or Pressure

Pump curve

Operating

point

Natural

Operating point

system

Unthrottled

Speed reduction

130BD894.10

140

130

120

110

100

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Recirculation

Throttle

control

Cycle

control

VSD

control

Ideal pump

control

Q(%)

P(%)

130BD892.10

Productoverzicht

VLT® AQUA Drive FC 202

1 Werkpunt bij gebruik van een smoorklep 2 Natuurlijk werkpunt 3 Werkpunt bij gebruik van snelheidsregeling

Afbeelding 2.3 Flowreductie bij klepregeling (smoren)

Snelheidsregeling

Dezelfde van de pomp te verlagen, zoals getoond in Afbeelding 2.4. Als het toerental wordt verlaagd, komt de pompcurve lager

ow kan worden aangepast door het toerental

te lopen. Het werkpunt is het nieuwe snijpunt van de pompcurve en de systeemcurve (3). De energiebesparing is te berekenen door de beschreven in hoofdstuk 2.1.3 Voorbeeld van energiebe- sparing.

aniteitswetten toe te passen zoals

Werkpunt bij gebruik van een smoorklep 2 Natuurlijk werkpunt 3 Werkpunt bij gebruik van snelheidsregeling

Afbeelding 2.4 Flowreductie bij snelheidsregeling

Afbeelding 2.5 Vergelijkende debietregelingscurves

Voorbeeld met wisselende ow

2.1.5 gedurende 1 jaar

De berekeningen in dit voorbeeld zijn gebaseerd op pompkarakteristieken die staan vermeld op een pompdatablad, zoals getoond in Afbeelding 2.7.

Het verkregen resultaat toont een energiebesparing van meer dan 50% bij de gegeven owverdeling over een jaar; zie Afbeelding 2.6. De terugverdientijd hangt af van de prijs van elektriciteit en de prijs van de frequentieomvormer. In dit voorbeeld is de terugverdientijd minder dan een jaar in vergelijking met een systeem met kleppen en een constant toerental.

500

[h]

1000

1500

2000

200100 300

/h]

400

175HA210.11

Productoverzicht

Design guide

t [h] Q [m³/h] Stromingssnelheid

Afbeelding 2.6 Flowverdeling over 1 jaar (duur versus stromingssnelheid)

Duur van ow. Zie ook Tabel 2.2.

Stromi

ngssn elheid

[m³/h] [h] [kW] [kWh] [kW] [kWh]

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

Tabel 2.2 Resultaat

1) Gemeten vermogen bij punt A1

2) Gemeten vermogen bij punt B1

3) Gemeten vermogen bij punt C1

2.1.6

Verdeling Regeling met

kleppen

frequentieom-

% Duur Vermo

42,5

23,0

1008760 – 275.064 – 26.801

gen

Verbruik Vermo

gen

18.615

40.296

42,5

3,5

Verbeterde regeling

Regeling

met

vormer

Verbruik

18.615

6.132

Het gebruik van een frequentieomvormer voor het regelen van de ow of de druk in een systeem zorgt voor een betere regeling. Een frequentieomvormer kan het toerental van de ventilator of pomp variëren, wat een variabele regeling van ow en druk oplevert. Bovendien kan een frequentieomvormer het toerental van de ventilator of de pomp snel aanpassen aan nieuwe ow- of drukcondities in het systeem. Zorg voor een eenvoudige procesregeling (ow, niveau of druk) door gebruik te maken van de ingebouwde PIregelaar.

2 2

Ster-driehoekschakeling of softstarter

2.1.7

Voor het starten van grote motoren is het in veel landen nodig om apparatuur te gebruiken die de opstartstroom beperkt. In meer traditionele systemen wordt vaak een ster-driehoekschakeling of softstarter gebruikt. Dergelijke motorstarters zijn niet meer nodig bij gebruik van een frequentieomvormer.

Afbeelding 2.7 Energieverbruik bij verschillende toerentallen

Zoals in Afbeelding 2.8 te zien is, verbruikt een frequentieomvormer niet meer stroom dan de nominale stroom.

Full load

% Full load current

& speed

500

100

0 12,5 25 37,5 50Hz

200

300

400

600

700

800

175HA227.10

Productoverzicht

VLT® AQUA Drive FC 202 2 Ster-driehoekschakeling 3 Softstarter 4 Start direct op netvoeding

Afbeelding 2.8 Startstroom

2.2

Beschrijving van de werking

De frequentieomvormer voorziet de motor van een gereguleerde hoeveelheid netspanning om het motortoerental te regelen. De frequentieomvormer levert een variabele frequentie en spanning aan de motor.

De frequentieomvormer is onderverdeeld in 4 hoofdmodules:

Gelijkrichter

•

DC-tussenkring

•

Omvormer

•

Besturing en regeling

•

Afbeelding 2.9 is een blokschema van de interne componenten van de frequentieomvormer. Zie Tabel 2.3

VLT® AQUA Drive FC 202

Gebied Titel Functies

1 Netingang

2 Gelijkrichter

3 DC-bus

4 DC-reactoren

Condensator-

batterij

6 Omvormer

Uitgang naar

motor

8 Stuurcircuits

3-fasenetvoeding naar de frequen-

•

tieomvormer

De gelijkrichterbrug zet de

•

inkomende AC-stroom om naar DC-stroom die in de omvormer kan worden gebruikt.

De DC-tussenkring verwerkt de

•

DC-stroom.

Filteren de DC-tussenkring-

•

spanning.

Bieden beveiliging tegen nettran-

•

siënten.

Beperken de RMS-stroom.

•

Verhogen de arbeidsfactor naar

•

het voedende net.

Beperken de harmonischen op de

•

AC-ingang.

Slaat de DC-spanning op.

•

Biedt tijdelijke bescherming bij

•

kortstondige netonderbreking.

Zet het DC-signaal om naar een

•

geregelde pulsbreedtegemoduleerde AC-golfvorm voor een regelbaar variabel uitgangssignaal naar de motor.

Geregeld 3-fase-uitgangsvermogen

•

naar de motor.

Ingangsvermogen, interne

•

verwerking, uitgangssignalen en motorstroom worden bewaakt voor een eciënte werking en regeling.

De gebruikersinterface en externe

•

commando's worden bewaakt en uitgevoerd.

Biedt mogelijkheden voor status-

•

uitgang en -regeling.

voor de bijbehorende functies.

Tabel 2.3 Legenda bij Afbeelding 2.9

Afbeelding 2.9 Blokschema frequentieomvormer

1. De frequentieomvormer zet wisselspanning afkomstig van de netvoeding om in gelijkspanning.

2. De gelijkspanning wordt vervolgens omgezet in een wisselstroom met variabele amplitude en frequentie.

Productoverzicht Design guide

De frequentieomvormer voorziet de motor van variabele spanning/stroom en frequentie en maakt zo toerenregeling mogelijk bij 3-fase, standaard asynchrone motoren en permanentmagneetmotoren met niet-uitspringende magneten.

Afbeelding 2.10 Opbouw frequentieomvormer

2.3 Werkingsvolgorde

De frequentieomvormer kan werken op basis van diverse motorbesturingsprincipes, waaronder speciale motormodus U/f en VVC+. Het kortsluitgedrag van de frequentieomvormer hangt af van de 3 stroomtransductoren in de motorfasen.

Remoptie

2.3.4

2 2

2.3.1 Gelijkrichterdeel

Op het moment dat er vermogen aan de frequentieomvormer wordt geleverd, komt dit binnen via de netklemmen (L1, L2 en L3) en gaat het vervolgens naar de netschakelaar en/of de RFI-lteroptie, afhankelijk van de conguratie van de eenheid.

2.3.2 Tussenkringdeel

Na het gelijkrichterdeel gaat de spanning naar het tussenkringdeel. Een ltercircuit, bestaande uit de DCbusinductor en de DC-condensatorbatterij, vlakt de gelijkgerichte spanning af.

De DC-businductor voorziet in serie-impedantie voor de wisselende stroom. Dit draagt bij aan het lteringsproces en beperkt tevens de harmonische vervorming naar het AC-ingangssignaal, die gewoonlijk optreedt in gelijkrichtercircuits.

Omvormerdeel

2.3.3

Zodra een startcommando en een snelheidsreferentie aanwezig zijn, beginnen in het omvormerdeel de IGBT's te schakelen om het uitgangssignaal te creëren. Dit uitgangssignaal, gegenereerd door het Danfoss VVC+ PWM-principe op de stuurkaart, zorgt voor optimale prestaties en minimale verliezen in de motor.

Frequentieomvormers die zijn uitgerust met de dynamische-remoptie, zijn tevens voorzien van een remIGBT plus de klemmen 81 (R-) en 82 (R+) voor het aansluiten van een externe remweerstand.

De rem-IGBT dient ervoor om de spanning in de tussenkring te beperken als de maximale spanningslimiet wordt overschreden. Hiervoor wordt de extern gemonteerde weerstand over de DC-bus geschakeld om de overtollige DC-spanning af te voeren die aanwezig is op de buscondensatoren.

Externe plaatsing van de remweerstand heeft het voordeel dat de weerstand kan worden geselecteerd op basis van de toepassingsbehoeften. De energie wordt buiten het bedieningspaneel afgevoerd en de frequentieomvormer wordt beschermd tegen oververhitting bij eventuele overbelasting van de remweerstand.

Het stuursignaal van de rem-IGBT is afkomstig van de stuurkaart en wordt aan de rem-IGBT geleverd via de voedingskaart en de gatedriverkaart. Daarnaast bewaken de voedingskaart en de stuurkaart de aansluiting van de rem-IGBT en de remweerstand op kortsluiting en overbelasting. Zie hoofdstuk 7.1 Elektrische gegevens voor

voorzekeringspecicaties. Zie ook hoofdstuk 7.7 Zekeringen en circuitbreakers.

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

Productoverzicht

VLT® AQUA Drive FC 202

2.3.5 Loadsharing

2. Bij de tweede methode wordt de frequentieomvormer uitsluitend gevoed via een DC-bron.

Eenheden met de ingebouwde loadsharingoptie bevatten

de klemmen (+) 89 DC en (-) 88 DC. Binnen in de frequentieomvormer zijn deze klemmen vóór de DCtussenkringspoel en de buscondensatoren aangesloten op de DC-bus.

Hiervoor is het volgende vereist:

2a Een DC-bron. 2b Een voorziening die bij het opstarten

van de DC-bus een soft-charge uitvoert.

Ook hier geldt dat bij een dergelijke conguratie

Neem voor meer informatie contact op met Danfoss.

speciale overwegingen komen kijken. Neem contact op met Danfoss voor assistentie.

De loadsharingklemmen zijn aan te sluiten in 2 verschillende

conguraties.

2.4 Regelstructuren

2.4.1 Regelstructuur zonder terugkoppeling

1. Bij de eerste methode worden de klemmen gebruikt om de DC-tussenkringen van meerdere frequentieomvormers aan elkaar te koppelen. Hierdoor kan een eenheid die in de regeneratieve modus staat, de overtollige tussenkringspanning delen met een andere eenheid die een motor aandrijft. Loadsharing kan zo de noodzaak van externe dynamische-remweerstanden beperken, terwijl tegelijkertijd energie wordt bespaard. Het is mogelijk om een oneindig aantal eenheden op deze wijze aan te sluiten, op voorwaarde dat elke eenheid dezelfde nominale spanning heeft. Daarnaast kan het, afhankelijk van het vermogen en het aantal eenheden, nodig zijn om DCspoelen en DC-zekeringen in de DCtussenkringaansluitingen en AC-spoelen op het net aan te sluiten. Bij een dergelijke conguratie moeten specieke afwegingen worden gemaakt. Neem contact op met Danfoss voor assistentie.

Bij een regeling zonder terugkoppeling reageert de frequentieomvormer op ingangscommando's die handmatig worden gegeven via de LCP-toetsen of extern worden gegeven via de analoge/digitale ingangen of een seriële bus.

In de getoonde conguratie in Afbeelding 2.11 werkt de frequentieomvormer op basis van een regeling zonder terugkoppeling. De frequentieomvormer ontvangt ingangssignalen via het LCP (handmodus) of via een extern signaal (automodus). Het signaal (de snelheidsreferentie) wordt na ontvangst onderworpen aan de minimale en maximale begrenzingen van het motortoerental (in tpm en Hz), aanen uitlooptijden en de draairichting van de motor. Vervolgens wordt de referentie doorgegeven aan de motor.

Afbeelding 2.11 Blokschema voor een regeling zonder terugkoppeling

Productoverzicht Design guide

2.4.2 Regelstructuur met terugkoppeling

Bij een regeling met terugkoppeling kan de frequentieomvormer dankzij een interne PID-regelaar de systeemreferentie en terugkoppelingssignalen gebruiken om als zelfstandige regeleenheid te werken. Wanneer de frequentieomvormer zelfstandig werkt op basis van een

Afbeelding 2.12 Blokschema voor een terugkoppelingsregelaar

Denk bijvoorbeeld aan een pomptoepassing waarbij het toerental van de pomp zodanig wordt geregeld dat de statische druk in een leiding constant blijft (zie Afbeelding 2.12). De frequentieomvormer ontvangt een terugkoppelingssignaal van een sensor in het systeem. Hij vergelijkt de terugkoppeling met de waarde van een setpointreferentie en bepaalt of en in hoeverre deze 2 signalen van elkaar verschillen. Vervolgens wordt het motortoerental aangepast om dit verschil op te heen.

regeling met terugkoppeling, kan hij status- en alarmmeldingen genereren. Daarnaast bevat hij veel andere programmeerbare opties voor externe systeembewaking.

Omgekeerde regeling – het motortoerental

•

neemt toe wanneer een terugkoppelingssignaal hoog is.

Startfrequentie – zorgt dat het systeem snel een

•

bedrijfsstatus bereikt voordat de PID-regelaar de besturing overneemt.

Ingebouwd laagdoorlaatlter – beperkt ruis in het

•

terugkoppelingssignaal.

2 2

Het gewenste statische-druksetpoint is het referentiesignaal naar de frequentieomvormer. Een statischedruksensor meet de actuele statische druk in de leiding en levert deze in de vorm van een terugkoppelingssignaal terug aan de frequentieomvormer. Als het terugkoppelingssignaal hoger is dan de setpointreferentie, zal de frequentieomvormer het toerental verlagen om de druk te verlagen. Omgekeerd geldt dat wanneer de leidingdruk lager is dan de setpointreferentie, de frequentieomvormer het toerental zal verhogen om de pompdruk te verhogen.

Hoewel de standaardwaarden voor de frequentieomvormer bij een regeling met terugkoppeling in veel gevallen aanvaardbare prestaties zal opleveren, kunt u de regeling van het systeem vaak optimaliseren door een aantal parameters van de terugkoppelingsregelaar nauwkeurig aan te passen. Voor deze optimalisatie is Autotuning beschikbaar.

Andere programmeerbare functies omvatten:

2.4.3 Lokale (Hand On) en externe (Auto On) besturing

De frequentieomvormer kan handmatig worden bestuurd via het LCP dan wel extern via analoge of digitale ingangen en een seriële bus.

Actieve referentie en

De actieve referentie is een lokale referentie of een externe referentie. Externe referentie is de standaardinstelling.

De lokale referentie is te gebruiken in de

•

handmodus. Om de handmodus in te schakelen, moet u de parameterinstellingen in parametergroep 0-4* LCP-toetsenbord aanpassen. Zie de programmeerhandleiding voor meer informatie.

De externe referentie is te gebruiken in de

•

automodus; dit is de standaardmodus. In de automodus is het mogelijk om de frequentieom-

vormer te besturen via de digitale ingangen en diverse seriële interfaces (RS485, USB of een optionele veldbus).

Afbeelding 2.13 toont welke

•

actief is op basis van de geselecteerde actieve referentie (lokaal of extern).

conguratiemodus

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

Productoverzicht

VLT® AQUA Drive FC 202

Afbeelding 2.14 toont de handmatige congura-

•

tiemodus bij gebruik van de lokale referentie.

Afbeelding 2.13 Actieve referentie

Afbeelding 2.14 Conguratiemodus

Toepassingsbesturingsprincipe

Er is altijd een referentie actief, hetzij de externe referentie of de lokale referentie. Ze kunnen niet op hetzelfde moment actief zijn. Selecteer het toepassingsbesturingsprincipe (d.w.z. zonder terugkoppeling of met terugkoppeling) in 1-00 Conguratiemodus, zoals aangegeven in Tabel 2.4. Wanneer de lokale referentie actief is, moet u het toepassingsbesturingsprincipe instellen in 1-05 Local Mode Conguration. Selecteer de referentieplaats in 3-13 Referentieplaats, zoals aangegeven in Tabel 2.4.

programmeerhandleiding voor meer informatie.

Zie de

[Hand On] [Auto On] LCP-toetsen

Hand Gekoppeld Hand/Auto Lokaal Hand ⇒ O Gekoppeld Hand/Auto Lokaal Auto Gekoppeld Hand/Auto Extern Auto ⇒O Gekoppeld Hand/Auto Extern Alle toetsen Lokaal Lokaal Alle toetsen Extern Extern

Tabel 2.4 Conguraties met lokale en externe referentie

Gebruik van referenties

2.4.4

Referentieplaats

3-13 Referentieplaats

Actieve referentie

Het gebruik van referenties is van toepassing op regelingen met en zonder terugkoppeling.

Interne en externe referenties

In de frequentieomvormer kunnen maximaal 8 interne digitale referenties worden geprogrammeerd. De actieve interne digitale referentie kan extern worden geselecteerd via digitale stuuringangen of de seriële-communicatiebus.

Er kunnen ook externe referenties naar de frequentieomvormer worden gestuurd; dit gebeurt meestal via een analoge stuuringang. Alle referentiebronnen en de busreferentie worden bij elkaar opgeteld om de totale externe referentie te bepalen. De externe referentie, de digitale referentie, het setpoint of de som van deze 3 kan worden geselecteerd als de actieve referentie. Deze referentie kan worden geschaald.

De geschaalde referentie wordt als volgt berekend:

Referentie = X + X  × 

100

waarbij X de externe referentie, de digitale referentie of de som van deze referenties is en Y 3-14 Ingestelde relatieve ref. is in [%].

Als Y, 3-14 Ingestelde relatieve ref., is ingesteld op 0%, heeft de schaling geen invloed op de referentie.

Externe referentie

Een externe referentie bestaat uit de volgende elementen (zie Afbeelding 2.15):

Digitale referenties

•

Externe referenties:

•

Analoge ingangen

Pulsfrequentie-ingangen

Digitale-potentiometeringangen

Seriële-communicatiebusreferenties

Een digitale relatieve referentie

•

Een setpoint op basis van terugkoppeling

•

Productoverzicht Design guide

2 2

Afbeelding 2.15 Blokschema voor het gebruik van externe referenties

Productoverzicht

VLT® AQUA Drive FC 202

2.4.5 Gebruik van terugkoppelingen

Het gebruik van terugkoppelingen kan worden gecon-

gureerd voor toepassingen waarbij een geavanceerde regeling nodig is, bijvoorbeeld met meerdere setpoints en meerdere terugkoppelingstypen (zie Afbeelding 2.16). De volgende 3 regelingstypen komen het vaakst voor:

Eén zone, één setpoint

Dit type regeling is een eenvoudige terugkoppelingsconguratie. Setpoint 1 wordt opgeteld bij een andere

referentie (indien aanwezig) en het terugkoppelingssignaal wordt geselecteerd.

Multi-zone, één setpoint

Dit type regeling gebruikt 2 of 3 terugkoppelingssensoren maar slechts één setpoint. De terugkoppelingen kunnen worden opgeteld, afgetrokken of gemiddeld. Bovendien kan de maximum- of minimumwaarde worden gebruikt. Setpoint 1 wordt uitsluitend in deze conguratie gebruikt.

Multi-zone, setpoint/terugkoppeling

Het setpoint-/terugkoppelingspaar met het grootste verschil bepaalt het toerental van de frequentieomvormer. De maximumwaarde probeert om alle zones op of onder

de bijbehorende setpoints te houden, terwijl de minimumwaarde probeert om alle zones op of boven de bijbehorende setpoints te houden.

Voorbeeld

Een toepassing met 2 zones en 2 setpoints. Het setpoint van zone 1 is 15 bar en de terugkoppeling is 5,5 bar. Het setpoint van zone 2 is 4,4 bar en de terugkoppeling is 4,6 bar. Als de maximumwaarde is geselecteerd, dan worden het setpoint en de terugkoppeling van zone 2 naar de PIDregelaar gestuurd, aangezien deze het kleinste verschil laat zien (terugkoppeling is hoger dan het setpoint, wat resulteert in een negatief verschil). Als de minimumwaarde is geselecteerd, dan worden het setpoint en de terugkoppeling van zone 1 naar de PID-regelaar gestuurd, aangezien deze het grootste verschil laten zien (de terugkoppeling is lager dan het setpoint, wat resulteert in een positief verschil).

Afbeelding 2.16 Blokschema voor verwerking van terugkoppelingssignalen

Productoverzicht

Design guide

Terugkoppelingsconversie

In sommige toepassingen is het nuttig om het terugkoppelingssignaal te converteren. Een voorbeeld hiervan is het gebruik van een druksignaal om een terugkoppeling van de ow te leveren. Aangezien de vierkantswortel van druk evenredig is met de ow, levert de vierkantswortel van het druksignaal een waarde op die evenredig is met de ow; zie Afbeelding 2.17.

Afbeelding 2.17 Terugkoppelingsconversie

2.5 Automatische operationele functies

Automatische operationele functies zijn actief zodra de frequentieomvormer in bedrijf is. Voor de meeste functies is geen programmering of setup vereist. Het besef dat deze functies aanwezig zijn, kan het systeemontwerp helpen optimaliseren en mogelijk de toevoeging van overbodige componenten of functionaliteit voorkomen.

Zie de programmeerhandleiding voor details over eventuele instellingen die nodig zijn, met name voor motorparameters.

De frequentieomvormer heeft een reeks ingebouwde beschermingsfuncties om zichzelf en de aangedreven motor te beschermen.

Kortsluitbeveiliging

2.5.1

Motor (fase-fase)

De frequentieomvormer is tegen kortsluiting beveiligd door middel van stroommetingen in elk van de 3 motorfasen of in de DC-tussenkring. Een kortsluiting tussen 2 uitgangsfasen veroorzaakt een overstroom in de omvormer. De omvormer wordt uitgeschakeld als de kortsluitstroom de toegestane waarde overschrijdt (Alarm 16 Uit & blokk.).

Netzijde

Een frequentieomvormer die correct werkt, beperkt de stroom die hij uit de voeding kan opnemen. Desondanks wordt het gebruik van zekeringen en/of circuitbreakers aan de voedingszijde aanbevolen. Dit biedt bescherming wanneer er een component in de frequentieomvormer defect raakt (eerste storing). Zie hoofdstuk 7.7 Zekeringen en circuitbreakers voor meer informatie.

LET OP

Het gebruik van zekeringen en/of circuitbreakers is verplicht als moet worden voldaan aan IEC 60364 (voor CE) of NEC 2009 (voor UL).

Remweerstand

De frequentieomvormer is beveiligd tegen kortsluiting in de remweerstand.

Loadsharing

Om de DC-bus te beschermen tegen kortsluiting en de frequentieomvormers te beschermen tegen overbelasting, moet u DC-zekeringen installeren in serie met de loadsharingklemmen van alle aangesloten eenheden. Zie hoofdstuk 2.3.5 Loadsharing voor meer informatie.

Overspanningsbeveiliging

2.5.2

Door de motor gegenereerde overspanning

De spanning in de tussenkring neemt toe wanneer de motor als generator werkt. Dit gebeurt in de volgende gevallen:

De belasting drijft de motor aan (bij een

•

constante uitgangsfrequentie van de frequentieomvormer); de belasting wekt bijvoorbeeld energie op.

Als gedurende het vertragen (uitlopen) het

•

traagheidsmoment hoog is, is de wrijving laag en de uitlooptijd te kort om de energie te kunnen afvoeren als een verlies in de frequentieomvormer, de motor en de installatie.

Een onjuiste instelling van de slipcompensatie

•

kan leiden tot een hogere DC-tussenkringspanning.

Tegen-EMK bij gebruik van een PM-motor. In

•

geval van vrijlopen bij hoge toerentallen bestaat de kans dat de tegen-EMK van de PM-motor de maximale spanningstolerantie van de frequentieomvormer overschrijdt en schade veroorzaakt. Om dit tegen te gaan, wordt de waarde van 4-19 Max. uitgangsfreq. automatisch begrensd op basis van een interne berekening die is gebaseerd op de waarde van 1-40 Tegen-EMK bij 1000 TPM, 1-25 Nom. motorsnelheid en 1-39 Motorpolen.

LET OP

Voorzie de frequentieomvormer van een remweerstand om te voorkomen dat de motor overtoeren maakt (bijv. vanwege overmatige 'windmilling' of ongecontroleerde waterstroming).

De overspanning kan worden afgehandeld door gebruik te maken van een remfunctie (2-10 Remfunctie) of een overspanningsbeveiliging (2-17 Overspanningsreg.).

2 2

Productoverzicht

VLT® AQUA Drive FC 202

Overspanningsbeveiliging (OVC)

OVC beperkt de kans op een uitschakeling (trip) van de frequentieomvormer als gevolg van een overspanning op

de DC-tussenkring. Dit wordt bereikt door automatisch de uitlooptijd te verlengen.

LET OP

OVC kan worden geactiveerd voor PM-motoren (PM VVC +).

Remfuncties

Sluit een remweerstand aan om overtollige remenergie af te voeren. Het aansluiten van een remweerstand voorkomt een extreem hoge DC-tussenkringspanning tijdens het remmen.

Een AC-rem is een alternatief om het remmen te verbeteren zonder een remweerstand te gebruiken. Deze functie voorkomt overmagnetisering van de motor wanneer deze als generator werkt en extra energie opwekt. Deze functie kan de OVC verbeteren. Door de elektriciteitsverliezen in de motor te verhogen, kan de OVC-functie het remkoppel verhogen zonder de overspanningslimiet te overschrijden.

LET OP

AC-rem is minder eectief dan dynamisch remmen met een weerstand.

2.5.3 Detectie ontbrekende motorfase

De functie voor ontbrekende motorfase (4-58 Motorfase- functie ontbreekt) is standaard ingeschakeld om beschadiging van de motor in geval van een ontbrekende motorfase te voorkomen. De standaardinstelling is 1000 ms, maar deze kan worden aangepast voor een snellere detectie.

Detectie onbalans netfasen

2.5.4

Gebruik bij ernstige onbalans van het net verkort de levensduur van de motor. De condities worden als ernstig beschouwd wanneer de motor continu in bedrijf is met een bijna nominale belasting. Bij de standaardinstelling schakelt de frequentieomvormer uit (trip) in geval van onbalans van het net (14-12 Functie bij onbalans netsp.).

2.5.5

Schakelen aan de uitgang

Het toevoegen van een schakelaar aan de uitgang tussen de motor en de frequentieomvormer is toegestaan. Er kunnen foutmeldingen worden gegenereerd. Schakel vliegende start in om een draaiende motor op te vangen.

2.5.6

Overbelastingsbeveiliging

Koppelbegrenzing

De koppelbegrenzingsfunctie beschermt de motor tegen overbelasting, bij alle toerentallen. De koppelbegrenzing is in te stellen in 4-16 Koppelbegrenzing motormodus of 4-17 Koppelbegrenzing generatormodus, terwijl de instelling in 14-25 Uitsch.vertr. bij Koppelbegr. bepaalt hoe lang het duurt voordat de koppelbegrenzingswaarschuwing een uitschakeling (trip) veroorzaakt.

Stroomgrens

De piekstroombegrenzing is in te stellen in 4-18 Stroombegr..

Snelheidsbegrenzing

Gebruik de volgende parameters om de lage en hoge begrenzing voor het bedrijfstoerental in te stellen:

4-11 Motorsnelh. lage begr. [RPM] of

•

4-12 Motorsnelh. lage begr. [Hz] en

•

4-13 Motorsnelh. hoge begr. [RPM], of 4-14 Motor Speed High Limit [Hz]

•

Het bedrijfstoerental kan bijvoorbeeld worden ingesteld op een bereik van 30 tot 50/60 Hz. 4-19 Max. uitgangsfreq. begrenst de maximale uitgangssnelheid van de frequentieomvormer.

ETR

ETR is een elektronische functie die een bimetaalrelais simuleert op basis van interne metingen. De karakteristieken worden getoond in Afbeelding 2.18.

Spanningslimiet

Om de transistoren en de tussenkringcondensatoren te beschermen, schakelt de frequentieomvormer uit wanneer een bepaald hard gecodeerd spanningsniveau is bereikt.

Overtemperatuur

De frequentieomvormer heeft ingebouwde temperatuursensoren en reageert onmiddellijk op kritische waarden op basis van hard gecodeerde begrenzingen.

Automatische reductie

2.5.7

De frequentieomvormer controleert voortdurend op kritische niveaus:

Hoge temperatuur op de stuurkaart of het

•

koellichaam Hoge motorbelasting

•

Hoge DC-tussenkringspanning

•

Laag motortoerental

•

Als reactie op een kritisch niveau past de frequentieomvormer de schakelfrequentie aan. Bij hoge interne temperaturen en een laag motortoerental kunnen de

+ 174 hidden pages

Danfoss FC 202 Design guide [nl]

Specifications and Main Features

Frequently Asked Questions

User Manual