Danfoss FC 202 Design guide [de]

Download

Page 1

MAKING MODERN LIVING POSSIBLE

Projektierungshandbuch

VLT® AQUA Drive FC 202

0,25-90 kW

www.danfoss.de/vlt

Page 2

Page 3

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 Definitionen

1.6 Dokument- und Softwareversion

1.7 Zulassungen und Zertifizierungen

1.7.1 CE-Zeichen 11

1.7.1.1 Niederspannungsrichtlinie 11

1.7.1.2 EMV-Richtlinie 12

1.7.1.3 Maschinenrichtlinie 12

1.7.1.4 EU-Ökodesignrichtlinie 12

1.7.2 C-tick-Konformität (australische EMV-Standards) 12

1.7.3 UL-Konformität 12

1.7.4 Konformität mit Richtlinien in der Schifffahrt 12

1.8 Sicherheit

8 8 8 8

9 10 11 11

1.8.1 Allgemeine Leitlinien zur Sicherheit 13

2 Produktübersicht

2.1 Einführung

2.2 Beschreibung des Betriebs

2.3 Funktionsbeschreibung

2.3.1 Gleichrichterteil 21

2.3.2 Zwischenkreisabschnitt 21

2.3.3 Wechselrichter 21

2.3.4 Bremsoption 21

2.3.5 Zwischenkreiskopplung 22

2.4 Regelungsstrukturen

2.4.1 Regelungsstruktur ohne Rückführung 22

2.4.2 Regelungsstruktur (Regelung mit Rückführung) 23

2.4.3 Hand-Steuerung (Hand On) und Fern-Betrieb (Auto On) 23

2.4.4 Sollwertverarbeitung 24

2.4.5 Istwertverarbeitung 26

2.5 Automatisierte Betriebsfunktionen

16 16 20 21

2.5.1 Kurzschluss-Schutz 27

2.5.2 Überspannungsschutz 27

2.5.3 Erkennung fehlender Motorphasen 28

2.5.4 Erkennung der Netzphasen-Asymmetrie 28

Page 4

Inhaltsverzeichnis

VLT® AQUA Drive FC 202

2.5.5 Schalten am Ausgang 28

2.5.6 Überlastschutz 28

2.5.7 Automatische Leistungsreduzierung 28

2.5.8 Automatische Energieoptimierung 29

2.5.9 Automatische Taktfrequenzmodulation 29

2.5.10 Automatische Leistungsreduzierung wegen erhöhter Taktfrequenz 29

2.5.11 Automatische Leistungsreduzierung bei Übertemperatur 29

2.5.12 Auto-Rampen 29

2.5.13 Stromgrenzenkreis 29

2.5.14 Ausgleich der Leistungsschwankung 29

2.5.15 Softstart des Motors 30

2.5.16 Resonanzdämpfung 30

2.5.17 Temperaturgeregelte Lüfter 30

2.5.18 EMV-Konformität 30

2.5.19 Strommessung an allen drei Motorphasen 30

2.5.20 Galvanische Trennung der Steuerklemmen 30

2.6 Kundenspezifische Anwendungsfunktionen

2.6.1 Automatische Motoranpassung 30

2.6.2 Thermischer Motorschutz 30

2.6.3 Netzausfall 31

2.6.4 Integrierte PID-Regler 31

2.6.5 Automatischer Wiederanlauf 32

2.6.6 Motorfangschaltung 32

2.6.7 Volles Drehmoment bei gesenkter Drehzahl 32

2.6.8 Frequenzausblendung 32

2.6.9 Motor-Vorheizung 32

2.6.10 Vier programmierbare Parametersätze 32

2.6.11 Dynamische Bremse 32

2.6.12 DC-Bremsung 33

2.6.13 ESM 33

2.6.14 Startfreigabe 33

2.6.15 Smart Logic Control (SLC) 33

2.6.16 STO-Funktion 34

2.7 Fehler-, Warn- und Alarmfunktionen

2.7.1 Betrieb bei Übertemperatur 35

2.7.2 Warnung Sollwert hoch und niedrig 35

2.7.3 Warnung Istwert hoch und niedrig 35

2.7.4 Phasenunsymmetrie oder Phasenfehler 35

2.7.5 Warnung Frequenz hoch 35

2.7.6 Warnung Frequenz niedrig 35

Page 5

Inhaltsverzeichnis Projektierungshandbuch

2.7.7 Warnung Strom hoch 36

2.7.8 Warnung Strom niedrig 36

2.7.9 Warnung „Keine Last/Riemenbruch“ 36

2.7.10 Verlust der seriellen Schnittstelle 36

2.8 Benutzerschnittstellen und Programmierung

2.8.1 LCP Bedieneinheit 37

2.8.2 PC-Software 37

2.8.2.1 MCT 10 Konfigurationssoftware 37

2.8.2.2 VLT® Harmonics Calculation Software MCT 31 38

2.8.2.3 Harmonic Calculation Software (HCS) 38

2.9 Instandhaltung

2.9.1 Lagerung 38

3 Systemintegration

3.1 Betriebsbedingungen

3.1.1 Luftfeuchtigkeit 39

3.1.2 Temperatur 39

3.1.3 Kühlung 40

3.1.4 Vom Motor erzeugte Überspannung 41

3.1.5 Störgeräusche 41

3.1.6 Vibrationen und Erschütterungen 41

3.1.7 Aggressive Umgebungen 41

39 39

3.1.8 Definitionen der IP-Schutzarten 43

3.1.9 Funkstörungen 43

3.1.10 Konformität von PELV-Isolierung und galvanischer Trennung 44

3.1.11 Lagerung 44

3.2 EMV, Schutz vor Oberschwingungen und Erdableitstrom

3.2.1 Allgemeine Aspekte von EMV-Emissionen 45

3.2.2 EMV-Prüfergebnisse 46

3.2.3 Emissionsanforderungen 48

3.2.4 Störfestigkeitsanforderungen 48

3.2.5 Motorisolation 49

3.2.6 Motorlagerströme 49

3.2.7 Oberschwingungen 50

3.2.8 Erdableitstrom 53

3.3 Netzintegration

3.3.1 Netzkonfigurationen und EMV-Auswirkungen 54

3.3.2 Niederfrequente Netzstörungen 55

3.3.3 Analyse von Netzstörungen 55

3.3.4 Optionen zur Verringerung von Netzstörungen 56

Page 6

Inhaltsverzeichnis

VLT® AQUA Drive FC 202

3.3.5 Funkstörungen 56

3.3.6 Einstufung der Einsatzorte 56

3.3.7 Verwendung mit isolierter Eingangsquelle 57

3.3.8 Blindstromkompensation 57

3.3.9 Eingangsstromverzögerung 57

3.3.10 Netztransienten 57

3.3.11 Betrieb mit Notstromgenerator 57

3.4 Motoreinbau

3.4.1 Zu berücksichtigende Faktoren bei der Motorauswahl 58

3.4.2 Sinus- und dU/dt Filter 58

3.4.3 Ordnungsgemäße Motorerdung 58

3.4.4 Motorkabel 58

3.4.5 Motorkabelabschirmung 59

3.4.6 Anschluss von mehreren Motoren 59

3.4.7 Isolierung der Steuerkabel 61

3.4.8 Thermischer Motorschutz 61

3.4.9 Ausgangsschütz 62

3.4.10 Bremsfunktionen 62

3.4.11 Dynamische Bremse 62

3.4.12 Berechnung des Bremswiderstands 62

3.4.13 Verdrahtung des Bremswiderstands 63

3.4.14 Bremswiderstand und Brems-IGBT 63

3.4.15 Energieeffizienz 63

3.5 Zusätzliche Ein- und Ausgänge

3.5.1 Anschlussplan 65

3.5.2 Relaisanschlüsse 66

3.5.3 EMV-gerechter elektrischer Anschluss 67

3.6 Planung

3.6.1 Abstand 68

3.6.2 Wandmontage 68

3.6.3 Zugriff 69

3.7 Optionen und Zubehör

3.7.1 Kommunikationsoptionen 73

3.7.2 Eingang/Ausgang, Istwert- und Sicherheitsoptionen 73

3.7.3 Option Kaskadenregelung 73

3.7.4 Bremswiderstände 75

3.7.5 Sinusfilter 75

3.7.6 du/dt-Filter 75

3.7.7 Gleichtaktfilter 76

3.7.8 Oberschwingungsfilter 76

Page 7

Inhaltsverzeichnis Projektierungshandbuch

3.7.9 Gehäuseabdeckung IP21 76

3.7.10 LCP-Einbausatz 79

3.7.11 Befestigungskonsole für die Baugrößen A5, B1, B2, C1 und C2 80

3.8 Serielle Schnittstelle RS485

3.8.1 Übersicht 81

3.8.2 Netzwerkverbindung 82

3.8.3 RS485-Busabschluss 82

3.8.4 EMV-Schutzmaßnahmen 82

3.8.5 Übersicht zum FC-Protokoll 83

3.8.6 Netzwerkkonfiguration 83

3.8.7 Aufbau der Telegrammblöcke für FC-Protokoll 83

3.8.8 FC-Protokoll – Beispiele 87

3.8.9 Modbus RTU-Protokoll 87

3.8.10 Aufbau der Modbus RTU-Telegrammblöcke 88

3.8.11 Zugriff auf Parameter 92

3.8.12 FC-Steuerprofil 93

3.9 Checkliste zur Auslegung der Anlage

4 Anwendungsbeispiele

4.1 Anwendungsfunktionsübersicht

4.2 Ausgewählte Anwendungsfunktionen

100

102 102 103

4.2.1 SmartStart 103

4.2.2 Quick-Menü Wasser und Pumpen 103

4.2.3 29-1* Deragging Function 103

4.2.4 Vor-/Nach-Schmierung 104

4.2.5 29-5* Flow Confirmation 105

4.3 Anwendungsbeispiele

4.3.1 Anwendung Tauchpumpe 108

4.3.2 Einfacher Kaskadenregler 110

4.3.3 Pumpenzuschaltung mit Führungspumpen-Wechsel 111

4.3.4 Systemstatus und Betrieb 111

4.3.5 Schaltbild für Kaskadenregler 112

4.3.6 Schaltbild für Pumpe mit konstanter/variabler Drehzahl 113

4.3.7 Schaltbild für den Führungspumpen-Wechsel 113

5 Besondere Betriebsbedingungen

5.1 Manuelle Leistungsreduzierung

5.2 Leistungsreduzierung für lange Motorkabel oder Kabel mit größerem Querschnitt

5.3 Leistungsreduzierung wegen erhöhter Umgebungstemperatur

106

117 117 118 118

6 Typencode und Auswahl

122

Page 8

Inhaltsverzeichnis

VLT® AQUA Drive FC 202

6.1 Bestellung

6.1.1 Typencode 122

6.1.2 Software-Sprache 124

6.2 Optionen, Zubehör und Ersatzteile

6.2.1 Optionen und Zubehör 124

6.2.2 Ersatzteile 126

6.2.3 Montagezubehör 126

6.2.4 Auswahl des Bremswiderstands 127

6.2.5 Empfohlene Bremswiderstände 128

6.2.6 Alternative Bremswiderstände, T2 und T4 135

6.2.7 Oberschwingungsfilter 136

6.2.8 Sinusfilter 139

6.2.9 du/dt-Filter 141

6.2.10 Gleichtaktfilter 142

7 Technische Daten

7.1 Elektrische Daten

7.1.1 Netzversorgung 1x200-240 V AC 143

122

124

143 143

7.1.2 Netzversorgung 3 x 200-240 V AC 144

7.1.3 Netzversorgung 1x380-480 V AC 147

7.1.4 Netzversorgung 3 x 380–480 V AC 148

7.1.5 Netzversorgung 3 x 525–600 V AC 152

7.1.6 Netzversorgung 3 x 525–690 V AC 156

7.2 Netzversorgung

7.3 Motorausgang und Motordaten

7.4 Umgebungsbedingungen

7.5 Kabelspezifikationen

7.6 Steuereingang/-ausgang und Steuerdaten

7.7 Sicherungen und Trennschalter

7.8 Nennleistungen, Gewicht und Abmessungen

7.9 dU/dt-Prüfung

7.10 Nennwerte der Störgeräusche

7.11 Ausgewählten Optionen

7.11.1 VLT® Universal-E/A-Modul MCB 101 176

7.11.2 VLT® Relaiskarte MCB 105 176

159 159 160 160 161 164 172 173 175 176

7.11.3 VLT® PTC-Thermistorkarte MCB 112 178

7.11.4 VLT® Erweiterte Relais-Option MCB 113 180

7.11.5 VLT® Sensoreingangsoption MCB 114 181

7.11.6 VLT® Erweiterter Kaskadenregler MCO 101 182

7.11.7 VLT® Erweiterter Kaskadenregler MCO 102 183

Page 9

Inhaltsverzeichnis Projektierungshandbuch

8 Anhang – Ausgewählte Zeichnungen

8.1 Netzanschlusszeichnungen (3-phasig)

8.2 Motoranschlusszeichnungen

8.3 Relaisklemmenzeichnungen

8.4 Kabeleinführungsöffnungen

Index

186 186 188 191 192

197

Page 10

Einführung

VLT® AQUA Drive FC 202

1 Einführung

1.1 Zweck des Projektierungshandbuchs

Dieses Projektierungshandbuch für Danfoss VLT® AQUA Drive-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.

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.

1.2

Organisation

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.

Kapitel 6 Typencode und Auswahl

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 grafischer Darstellungen von Netz- und Motoranschlüssen, Relaisanschlüssen und Kabeleinführungen.

: Verfahren zur Bestellung

1.3 Zusätzliche Materialien

Es stehen weitere Ressourcen zur Verfügung, die Ihnen helfen, den erweiterten Betrieb sowie die erweiterte Programmierung und Konformität mit allen einschlägigen Normen für Frequenzumrichter zu verstehen:

Das VLT

•

diesem Handbuch als Produkthandbuch bezeichnet) stellt Ihnen detaillierte Informationen zur Installation und Inbetriebnahme des Frequenzumrichters zur Verfügung.

Das VLT

•

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

Das VLT® AQUA Drive FC 202-Programmier-

•

handbuch (in diesem Handbuch als Programmierhandbuch bezeichnet) enthält

umfassende Informationen für die Arbeit mit Parametern sowie viele Anwendungsbeispiele.

Das VLT

•

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.

Das Projektierungshandbuch für VLT®-Bremswider-

•

stände enthält eine Beschreibung zur optimalen Auswahl von Bremswiderständen.

Sie können zusätzliche Veröffentlichungen und Handbücher herunterladen unter danfoss.com/Product/

Literature/Technical+Documentation.htm.

AQUA Drive FC 202-Produkthandbuch (in

AQUA Drive FC 202-Projektierungs-

Produkthandbuch Safe Torque Off enthält

Kapitel 5 Besondere Betriebsbedingungen: Detaillierte

Informationen zu ungewöhnlichen Betriebsumgebungen.

Page 11

Einführung Projektierungshandbuch

HINWEIS

Für die Frequenzumrichter stehen Optionsmodule zur

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

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

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

Grad Celsius CD Konstante Entladung CM (Common

Gleichtakt Mode) CT Konstantes Drehmoment DC Gleichstrom DI Digitaleingang DM (Differenz-

Differenzbetrieb betrieb) D-TYPE Abhängig vom Frequenzumrichter EMV Elektromagnetische Verträglichkeit EMK Elektromotorische Gegenkraft ETR Elektronisches Thermorelais f

JOG

Motorfrequenz bei aktivierter Festdrehzahl

JOG-Funktion. f f

MAX

Motorfrequenz

Die maximale Ausgangsfrequenz des Frequen-

zumrichters gilt an seinem Ausgang. f

MIN

Die minimale Motorfrequenz vom Frequen-

zumrichter. f

M,N

Motornennfrequenz FC Frequenzumrichter g Gramm Hiperface

Hiperface® ist eine eingetragene Marke von

Stegmann. hp Pferdestärke (PS) HTL HTL-Drehgeber (10-30 V) Pulse -

Hochspannungs-Transistorlogik Hz Hertz I

INV

LIM

M,N

VLT,MAX

VLT,N

Wechselrichter-Nennausgangsstrom

Stromgrenze

Motornennstrom

Der maximale Ausgangsstrom

Der vom Frequenzumrichter gelieferte

Ausgangsnennstrom 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 min Minute 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 n

Online-/OfflineParameter P

br,cont.

Synchrone Motordrehzahl

Änderungen der Online-Parameter sind sofort

nach Änderung des Datenwertes wirksam.

Nennleistung des Bremswiderstands

(Durchschnittsleistung bei kontinuierlichem

Bremsen). PCB Leiterplatte PCD Process Data (Prozessdaten) PELV PELV (Schutzkleinspannung - Protective Extra

Low Voltage) P

Nenn-Ausgangsleistung des Frequenzum-

richters als hohe Überlast (HO). P

M,N

Motornennleistung PM Motor Permanentmagnetmotor PID-Prozess Der PID-Regler sorgt dafür, dass Drehzahl,

Druck, Temperatur usw. konstant gehalten

werden. R

br,nom

Der Nenn-Widerstandswert, mit dem an der

Motorwelle für eine Dauer von 1 Minute eine

Bremsleistung von 150/160 % gewährleistet

wird. RCD Fehlerstromschutzschalter rückspeisefähig Generatorische Klemmen R

min

Zulässiger Mindestwert des Frequenzum-

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

rec

Empfohlener Bremswiderstand von Danfoss-

Bremswiderständen

Page 12

Einführung

VLT® AQUA Drive FC 202

s Sekunde SFAVM Statorfluss-orientierte asynchrone Vektormodu-

lation 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+ Spannungsvektorsteuerung (Voltage Vector

Tabelle 1.1 Abkürzungen

Konventionen

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

•

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

Folgende Symbole kommen in diesem Dokument zum Einsatz:

Drehmomentgrenze

Transistor-Logik

Motornennspannung

Control)

Querverweise Links 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.

1.5 Definitionen

Bremswiderstand

Der Bremswiderstand kann die im generatorischen Betrieb erzeugte Energie aufnehmen. Während des generatorischen Betriebs erhöht sich die Zwischenkreisspannung.

Ein Bremschopper stellt sicher, dass die generatorische Energie an den Bremswiderstand übertragen wird.

Motorfreilauf

Die Motorwelle dreht im Motorfreilauf. Kein Drehmoment am Motor.

CT-Kennlinie

Konstante Drehmomentkennlinie; wird für Anwendungen wie Förderbänder, Verdrängungspumpen und Krane eingesetzt.

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 ein Aussetzbetrieb oder eine Pausenzeit sein.

Leistungsfaktor

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

P kW

cosϕ = 

P kVA

Cosphi wird auch als Verschiebungsleistungsfaktor bezeichnet.

Lambda und Cosphi 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 Zwischenkreisdrosseln, die einen hohen Leistungsfaktor erzielen und die gesamte Spannungsverzerrung THD der Netzversorgung deutlich reduzieren.

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).

UλxIλxcosϕ

 = 

UλxIλ

bei

eff

Page 13

Einführung

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).

Frequenzumrichter-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:

Betätigung der Taste „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.

1.6

Dokument- und Softwareversion

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

Projektierungshandbuch

1.7

Zulassungen und Zertifizierungen

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

Weitere Informationen zu den Zulassungen und Zertifizierungen finden Sie im Downloadbereich unter http://

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

1.7.1 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 2006/95/EC EMV-Richtlinie 2004/108/EC Maschinenrichtlinie EU-Ökodesignrichtlinie 2009/125/EC ATEX-Richtlinie 94/9/EC 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.

2006/42/EC

Tabelle 1.2 gibt die Dokumentversion und die entsprechende Softwareversion an.

Ausgabe Anmerkungen Softwareversion

MG20N6xx Ersetzt MG20N5xx 2.20 und später

Tabelle 1.2 Dokument- und Softwareversion

Konformitätserklärungen sind auf Anfrage erhältlich.

1.7.1.1

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 die elektrischen

Niederspannungsrichtlinie

Page 14

Einführung

VLT® AQUA Drive FC 202

Betriebsmittel bei ordnungsgemäßer Installation und Wartung bestimmungsgemäß verwendet werden.

1.7.1.2 EMV-Richtlinie

Der Zweck der EMV-Richtlinie (elektromagnetische Verträglichkeit) ist die Reduzierung elektromagnetischer Störungen und die Steigerung der Störfestigkeit der elektrischen Geräte und Installationen. Die grundlegende Schutzanforderung der EMV-Richtlinie 2004/108/EG gibt vor, dass Betriebsmittel, die elektromagnetische Störungen verursachen oder deren Betrieb durch diese Störungen beeinträchtigt werden kann, bei einer ordnungsmäßigen Installation und Wartung sowie einer bestimmungsgemäßen Verwendung so ausgelegt sein müssen, dass ihre erreichten elektromagnetischen Störungen begrenzt sind und die Betriebsmittel eine bestimmte Störfestigkeit aufweisen.

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.

1.7.1.3

Der Zweck der Maschinenrichtlinie ist die Gewährleistung der Personensicherheit und die Vermeidung von Beschädigungen der Anlage und Geräte, wenn die mechanischen Betriebsmittel bestimmungsgemäß verwendet werden. 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.

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

1.7.1.4

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

Maschinenrichtlinie

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.

1.7.2 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.

UL-Konformität

1.7.3

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.

1.7.4

Konformität mit Richtlinien in der Schifffahrt

Einheiten mit der Schutzart IP55 oder höher verhindern Funkenbildung und werden in Übereinstimmung mit dem Europäischen Übereinkommen über die internationale

Page 15

130BD832.10

Einführung Projektierungshandbuch

Beförderung gefährlicher Güter auf Binnenwasserstraßen (ADN) als elektrisches Betriebsmittel mit begrenzter Explosionsgefahr eingestuft.

1.8

1.8.1 Allgemeine Leitlinien zur Sicherheit

Sicherheit

Wählen Sie www.danfoss.com für zusätzliche Informationen zu Zulassungen für Schifffahrtsanwendungen auf.

Bei Geräten mit der Schutzart IP20, IP21 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.

Frequenzumrichter enthalten Hochspannungskomponenten und können bei unsachgemäßer Handhabung tödliche Verletzungen verursachen. 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.

Qualifiziertes Personal

1.8.2

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.

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.

1, 2 Relaisstecker

Abbildung 1.4 Position der Relaisstecker

Eine Herstellerdeklaration ist auf Anfrage erhältlich.

WARNUNG

HOCHSPANNUNG

Bei Anschluss an Versorgungsnetzeingang, DC-Stromversorgung oder Zwischenkreiskopplung führen Frequenzumrichter Hochspannung. Erfolgen Installation, Inbetriebnahme und Wartung nicht durch qualifiziertes Personal, kann dies zu schweren oder tödlichen Verletzungen führen.

Ausschließlich qualifiziertes Personal darf Instal-

•

lation, Inbetriebnahme und Wartung vornehmen.

Page 16

Einführung

VLT® AQUA Drive FC 202

WARNUNG

UNERWARTETER ANLAUF

Bei Anschluss des Frequenzumrichters an Versorgungsnetz, DC-Stromversorgung 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 seriellen BusBefehl, ein Sollwertsignal, über ein LCP oder einen quittierten Fehlerzustand anlaufen. So verhindern Sie einen unerwarteten Anlauf des Motors:

Trennen Sie den Frequenzumrichter vom Netz.

•

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

•

Parameter programmieren. Frequenzumrichter, Motor und alle

•

angetriebenen Geräte müssen vollständig verkabelt und montiert sein, wenn der Frequenzumrichter an Versorgungsnetz, DCStromversorgung oder Zwischenkreiskopplung angeschlossen wird.

WARNUNG

ENTLADEZEIT

Der Frequenzumrichter enthält Zwischenkreiskondensatoren, die auch bei abgeschaltetem Frequenzumrichter geladen sein können. Das Nichteinhalten der angegebenen Wartezeit nach dem Trennen der Stromversorgung vor Wartungs- oder Reparaturarbeiten kann zum Tod oder zu schweren Verletzungen führen.

Stoppen Sie den Motor.

•

Trennen Sie die Netzversorgung und alle

•

externen DC-Zwischenkreisversorgungen, einschließlich externer Batterie-, USV- und DCZwischenkreisverbindungen mit anderen Frequenzumrichtern.

Trennen oder blockieren Sie jeden PM-Motor.

•

Führen Sie Wartungs- oder Reparaturarbeiten

•

erst nach vollständiger Entladung der Kondensatoren durch. Die entsprechende Wartezeit finden Sie in Tabelle 1.4.

Spannung [V]

4 7 15

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 Auch wenn die Warn-LED nicht leuchten, kann Hochspannung vorliegen.

Tabelle 1.4 Entladezeit

Mindestwartezeit

(Minuten)

WARNUNG

GEFAHR VON ERDABLEITSTROM

Die Erdableitströme 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 wird.

Alle Elektroarbeiten müssen den VDE-

•

Vorschriften und anderen lokal geltenden Elektroinstallationsvorschriften entsprechen.

Befolgen Sie die Verfahren in diesem

•

Dokument.

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.

Page 17

Einführung Projektierungshandbuch

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.

Page 18

130BD889.10

0 100 200 300 400

(mwg)

1350rpm

1650rpm

(kW)

200100 300

(

m3 /h

)

(

m3 /h

)

400

1350rpm

1650rpm

shaft

Produktübersicht

2 Produktübersicht

VLT® AQUA Drive FC 202

2.1 Einführung

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.

Bestimmungsgemäße Verwendung

2.1.1 des Produkts in Frisch- und Schmutzwasseranwendungen

Der VLT wasseranwendungen ausgelegt. Der integrierte SmartStartAssistent und das Quick-Menü Wasser und Pumpen führen den Benutzer durch den Inbetriebnahmeprozess. Das Angebot der Standard- und optionalen Funktionen umfasst:

AQUA Drive FC 202 ist für Frisch- und Schmutz-

Kaskadenregelung

•

Trockenlauferkennung

•

Kennlinienende-Erkennung

•

Motorwechsel

•

Rückspülmodus

•

Ausgangs- und Endrampe

•

Rückschlagventil-Rampe

•

STO

•

Trockenlauferkennung

•

Vorschmierung

•

Durchflussüberwachung

•

Rohrfüllmodus

•

Energiesparmodus

•

Echtzeituhr

•

Passwortschutz

•

Überlastschutz

•

Smart Logic Control

•

Mindestdrehzahlüberwachung

•

Frei programmierbare Texte für Informationen,

•

Warnungen und Alarme

2.1.2

Energieeinsparungen

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

Page 19

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, da der Durchfluss direkt proportional zur Drehzahl ist. Der Stromverbrauch sinkt dagegen um fast 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.

2.1.4

Vergleich von Ventilregelung und Drehzahlregelung bei Kreiselpumpen

Ventilansteuerung

Da der Bedarf nach Anforderungen der Prozesse in Wasserund Abwassersystemen variiert, muss sich der Durchfluss entsprechend anpassen lassen. Zu den häufig angewendeten Verfahren zur Durchflussanpassung zählen das Drosseln oder der Rücklauf des Durchflusses mittels Ventilen.

Ein zu weit geöffnetes Rücklaufventil kann dazu führen, dass die Pumpe am Ende der Pumpenkennlinie läuft, mit hohem Durchfluss am unteren Arbeitspunkt. Diese Bedingungen verursachen neben Energieverschwendung aufgrund der hohen Pumpendrehzahl auch Kavitation in der Pumpe und folglich eine Beschädigung der Pumpe.

Die Drosselung des Durchflusses mit einem Ventil trägt zu einem Druckabfall über das Ventil (HP-HS) bei. Dieser Vorgang kann mit einer Beschleunigung und gleichzeitiger Betätigung der Bremse zur Reduzierung der Geschwindigkeit eines Fahrzeugs verglichen werden. Abbildung 2.3 zeigt, dass die Drosselung die Systemkurve von Punkt (2) in der Pumpenkurve zu einem Punkt mit deutlich reduzierter Effizienz (1) verschiebt.

Abbildung 2.2 Affinitätsgesetze für Kreiselpumpen

Durchfluss: 

Druck: 

Leistung: 

 = 

Es wird von einem gleichbleibenden Wirkungsgrad im gesamten Drehzahlbereich ausgegangen.

Q = Durchfluss 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

P = Leistung

Page 20

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

Produktübersicht

VLT® AQUA Drive FC 202

1 Betriebspunkt mittels Drosselventil 2 Natürlicher Betriebspunkt 3 Betriebspunkt mittels Drehzahlregelung

Abbildung 2.3 Durchflussreduzierung durch Ventilregelung (Drosseln)

Drehzahlregelung

Eine Reduzierung der Pumpendrehzahl kann denselben Durchfluss erreichen, wie in Abbildung 2.4 gezeigt. Durch die Reduzierung der Drehzahl wird die Pumpenkurve nach unten verschoben. Der Betriebspunkt ist der neue Schnittpunkt von Pumpenkurve und Systemkurve (3). Die Energieeinsparungen lassen sich durch Anwendung der Affinitätsgesetze berechnen, wie in Kapitel 2.1.3 Beispiele für Energieeinsparungen beschrieben.

Betriebspunkt mittels Drosselventil 2 Natürlicher Betriebspunkt 3 Betriebspunkt mittels Drehzahlregelung

Abbildung 2.4 Durchflussreduzierung mittels Drehzahlregelung

Abbildung 2.5 Vergleichende Durchflussregelkurven

Beispiel mit variablem Durchfluss

2.1.5 über 1 Jahr

Das Beispiel basiert auf einer Pumpenkennlinie, die von einem Pumpendatenblatt stammt dargestellt in Abbildung 2.7.

Das erzielte Ergebnis zeigt Energieeinsparungen von über 50 % bei der gegebenen Durchflussverteilung über ein Jahr, siehe Abbildung 2.6. 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.

Page 21

500

[h]

1000

1500

2000

200100 300

/h]

400

175HA210.11

Produktübersicht

Projektierungshandbuch

t [h] Q [m3/h]

Abbildung 2.6 Durchflussverteilung über 1 Jahr (Dauer im Verhältnis zur Durchflussrate)

Durchflussdauer. Siehe auch Tabelle 2.2. Durchflussrate

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

2.1.6

Verteilung Ventilregelung Frequenzumrich-

tersteuerung

% Dauer LeistungVerbrauch LeistungVerbrauch

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

42,5

23,0

1008760 – 275,064 – 26,801

18,615

40,296

42,5

3,5

Verbesserte Regelung

18,615

6,132

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

Stern-/Dreieckstarter oder Softstarter

2.1.7

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

Wie in Abbildung 2.8 gezeigt, benötigt ein Frequenzum-

Abbildung 2.7 Energieverbrauch bei verschiedenen Drehzahlen

richter nicht mehr als den Nennstrom.

Page 22

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® AQUA Drive FC 202 2 Stern-/Dreieckstarter 3 Sanftstarter 4 Start direkt am Netz

Abbildung 2.8 Startstrom

2.2

Beschreibung des Betriebs

VLT® AQUA Drive FC 202

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 2.9 ist ein Blockschaltbild der internen Baugruppen des Frequenzumrichters. Die jeweilige Funktionen beschreibt Tabelle 2.3.

NummerBezeichnung Funktionen

3-phasige Netzstromversorgung

1 Netzversorgung

2 Gleichrichter

Gleichspan-

nungszwischenk reis

DC-Zwischen-

kreisdrosseln

Gleichspan-

nungskondensat oren

6 Wechselrichter

7 Motorklemmen

8 Steuerteil

•

zum 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.

Der Wechselrichter erzeugt aus der

•

Gleichspannung eine pulsbreitenmodulierte 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.

Abbildung 2.9 Blockschaltbild des Frequenzumrichters

Tabelle 2.3 Legende zu Abbildung 2.9

1. Der Frequenzumrichter richtet die Netzwechselspannung in Gleichspannung um.

2. Der Wechselrichter wandelt dann die Gleichspannung in eine Wechselspannung mit variabler Amplitude und Frequenz um.

Page 23

Produktübersicht Projektierungshandbuch

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

Abbildung 2.10 Aufbau des Frequenzumrichters

2.3 Funktionsbeschreibung

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

Bremsoption

2.3.4

2.3.1 Gleichrichterteil

Wenn der Frequenzumrichter an Spannung liegt, fließt Strom durch die Netzklemmen (L1, L2 und L3) und weiter zu der Schalter- bzw. EMV-Filteroption, je nach Gerätekonfiguration.

2.3.2 Zwischenkreisabschnitt

Nach dem Gleichrichter gelangt die Spannung zum Zwischenkreis. Der Zwischenkreis besteht aus der DCDrossel und den DC-Kondensatoren, diese glätten 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.

Wechselrichter

2.3.3

Sobald Startbefehl und Drehzahlsollwert vorhanden sind, leiten die IGBTs im Wechselrichter den Schaltvorgang zur Erzeugung des Ausgangssignals ein. Die Signalform, die vom Danfoss VVC+ PWM-Verfahren an der Steuerkarte erzeugt wird, ermöglicht optimale Leistung und minimale Verluste im Motor.

Bei Frequenzumrichtern mit der dynamischen Bremsoption ist ein Brems-IGBT zusammen mit den Klemmen 81(R-) und 82(R+) zum Anschluss eines externen Bremswiderstands vorgesehen.

Die Funktion des Brems-IGBT ist die Begrenzung der Spannung im Zwischenkreis, wenn die maximal erlaubte Spannungsgrenze überschritten wird. Dazu schaltet er den externen Widerstand an den Zwischenkreis ein, um die überhöhte Gleichspannung der Zwischenkreiskondensatoren abzuführen.

Die externe Anschaltung eines Bremswiderstands bietet Vorteile. So lässt sich der Widerstand angpasst an die Anforderungen der Anwendung auswählen. Die Energie wird aus dem Schaltschrank abgeleitet und der Frequenzumrichter vor Überhitzung geschützt, sollte die Spannung zu einer Überlastung des Bremswiderstands führen.

Das IGBT-Gate-Signal des Brems-IGBTs wird von der Steuerkarte generiert und über Leistungskarte und IGBTAnsteuerkarte an das Brems-IGBT übermittelt. Zusätzlich überwachen Leistungs- und Steuerkarte das Brems-IGBT und die Bremswiderstandsverbindung bzgl. Kurzschluss und Überlast. Informationen zu den technischen Daten der Vorsicherungen finden Sie in Kapitel 7.1 Elektrische Daten. Siehe auch Kapitel 7.7 Sicherungen und Trennschalter.

Page 24

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

VLT® AQUA Drive FC 202

2.3.5 Zwischenkreiskopplung

Geräte mit eingebauter Zwischenkreiskopplung enthalten die Klemmen (+) 89 DC und (-) 88 DC. Innerhalb des Frequenzumrichters werden diese Klemmen mit dem DCBus an der Eingangsseite der DC-Zwischenkreisdrossel und der Buskondensatoren verbunden.

Wenden Sie sich für weitere Informationen an Danfoss.

Für die Verwendung der Zwischenkreiskopplungsklemmen stehen 2 Konfigurationen zur Verfügung.

1. Im ersten Verfahren dienen die Klemmen dazu, die DC-Buskreise mehrerer Frequenzumrichter miteinander zu verbinden. Auf diese Weise kann ein im generatorischen Betrieb befindliches Gerät überschüssige Busspannung an ein anderes Gerät weitergeben, das den Motor antreibt. Diese Zwischenkreiskopplungreduziert den Bedarf an externen dynamischen Bremswiderständen und spart Energie. Theoretisch ist die Anzahl der Geräte, die Sie auf diese Weise miteinander verbinden können, unendlich, sofern alle Geräte die gleiche Nennspannung aufweisen. Darüber hinaus kann es je nach Größe und Anzahl der Geräte erforderlich sein, DC-Zwischenkreisdrosseln und DC-Sicherungen am Zwischenkreis sowie ACDrosseln am Netz zu installieren. Für eine solche Konfiguration sind spezifische Überlegungen erforderlich. Wenden Sie sich für weitere Hilfe an Danfoss.

2. Im zweiten Verfahren wird der Frequenzumrichter ausschließlich von einer DC-Quelle gespeist. Hierfür erforderlich:

2a Eine DC-Quelle. 2b Eine Vorrichtung zum Vorladen des DC-

Bus beim Einschalten der Spannungsversorgung.

Wie bereits erwähnt sind für eine derartige Konfiguration besondere Überlegungen erforderlich. Wenden Sie sich für weitere Hilfe an Danfoss.

2.4 Regelungsstrukturen

2.4.1 Regelungsstruktur ohne Rückführung

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

Bei der in Abbildung 2.11 abgebildeten Konfiguration arbeitet der Frequenzumrichter mit einer Drehzahlregelung ohne Rückführung. Er empfängt vom LCP (Hand-Betrieb) oder über ein Fernsignal (Auto-Betrieb) ein Eingangssignal. Das Signal (Drehzahlsollwert) wird empfangen und mittels minimaler und maximaler Motordrehzahlgrenze (in U/min und Hz), Rampe-Auf- und Rampe-Ab-Zeiten und Motordrehrichtung aufbereitet. Der Sollwert wird anschließend zur Motorregelung übermittelt.

Abbildung 2.11 Blockschaltbild Regelung ohne Rückführung

Page 25

Produktübersicht Projektierungshandbuch

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 Istwertsignale verarbeiten. Der Frequenzumrichter kann neben vielen anderen programmierbaren Optionen zur externen

Abbildung 2.12 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 2.12). 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.

Der gewünschte 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 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.

Weitere programmierbare Funktionen sind:

Systemüberwachung Status- und Alarmmeldungen ausgeben und zugleich unabhängig einen Regelbetrieb mit Rückführung durchführen.

Inverse Regelung – die Motordrehzahl wird bei

•

einem hohen Istwertsignal erhöht. 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 vor Ort manuell über das LCP oder im Fernbetrieb über Analog- und Digitaleingänge oder die serielle Bus-Schnittstelle gesteuert 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 2.13 veranschaulicht das Regelver-

•

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

Page 26

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® AQUA Drive FC 202

Abbildung 2.14 veranschaulicht das manuelle

•

Regelverfahren für den Ortsollwert.

Weitere Informationen hierzu finden Sie im handbuch.

[Hand On] [Auto On] LCP-Tasten

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

Tabelle 2.4 Ort- und Fernsollwertkonfigurationen

Sollwertverarbeitung

2.4.4

Sollwertvorgabe

Parameter 3-13 Sollwertvorgabe

Programmier-

Aktiver Sollwert

Die Sollwertverarbeitung wird beim Betrieb ohne

Abbildung 2.13 Aktiver Sollwert

Rückführung und mit Rückführung durchgeführt.

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 können auch an den Frequenzumrichter übertragen werden, in der Regel über einen analogen Steuereingang. Alle Sollwertquellen sowie der Bus-Sollwert ergeben durch Addition den gesamten externen Sollwert. Der externe Sollwert, der Festsollwert, der Sollwert oder die Summe aus allen 3 Werten kann als aktiver Sollwert ausgewählt werden. Sie können diesen Sollwert skalieren.

Der skalierte Sollwert wird wie folgt berechnet:

Sollwert = X  + X  × 

100

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 %

Abbildung 2.14 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 2.4 gezeigt. Wenn der Ortsollwert aktiviert ist, müssen Sie das Steuerverfahren der Anwendung in Parameter 1-05 Hand/Ort- Betrieb Konfiguration einstellen. Stellen Sie die Sollwertvorgabe in Parameter 3-13 Sollwert- vorgabe ein, wie in Tabelle 2.4 gezeigt.

eingestellt ist, wird der Sollwert nicht von der Skalierung beeinflusst.

Fernsollwert

Ein Fernsollwert besteht aus folgenden Einzelwerten (siehe Abbildung 2.15).

Festsollwerten

•

Externe Sollwerte:

•

Analogeingänge

Pulsfrequenzeingänge

Eingänge des digitalen Potentiometers

Sollwerte der seriellen Kommunikations-

schnittstelle

Einem relativen Festsollwert

•

Einem durch Rückführung geregelten Sollwert

•

Page 27

Produktübersicht Projektierungshandbuch

Abbildung 2.15 Blockschaltbild mit Fernsollwertverarbeitung

Page 28

Produktübersicht

VLT® AQUA Drive FC 202

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 2.16). Drei Regelverfahren 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 1 an den PID-Regler gesendet, da diese die geringere Differenz aufweist (der Istwert ist größer als der Sollwert, was eine negative Differenz ergibt). Wenn Minimum ausgewählt wurde, werden Sollwert und Istwert der Zone 2 an den PID-Regler gesendet, da dieser die größere Differenz aufweist (der Istwert ist kleiner als der Sollwert, was eine positive Differenz ergibt).

Abbildung 2.16 Blockschaltbild über die Verarbeitung von Istwertsignalen

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 2.17.

Page 29

Produktübersicht

Projektierungshandbuch

Bremswiderstand

Der Frequenzumrichter ist vor Kurzschlüssen im Bremswiderstand geschützt.

Zwischenkreiskopplung

Installieren Sie zum Schutz des DC-Busses gegen Kurzschlüsse sowie des Frequenzumrichters gegen Überlast DC-Sicherungen in Reihe an den Zwischenkreiskopplungen aller angeschlossenen Geräte. Siehe Kapitel 2.3.5 Zwischen- kreiskopplung für weitere Informationen.

Abbildung 2.17 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.

Kurzschluss-Schutz

2.5.1

Motor (Phase-Phase)

Der Frequenzumrichter ist durch seine Strommessung in jeder der drei Motorphasen oder im DC-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. Wir empfehlen, versorgungsseitig Sicherungen und/oder Trennschalter als Schutz für den Fall einer Bauteilstörung im Inneren des Frequenzumrichters zu verwenden (erster Fehler). Siehe Kapitel 7.7 Sicherungen und Trennschalter für weitere Informationen.

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

Die Spannung im Zwischenkreis erhöht sich beim generatorischen Betrieb des Motors. 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 DC-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. Der Wert von Parameter 4-19 Max. Ausgangsfrequenz wird automatisch basierend auf einer internen Berechnung anhand des Werts von

Parameter 1-40 Gegen-EMK bei 1000 UPM, Parameter 1-25 Motornenndrehzahl und Parameter 1-39 Motorpolzahl berechnet.

HINWEIS

Statten Sie den Frequenzumrichter zur Vermeidung einer Überdrehzahl des Motors (z. B. aufgrund eines übermäßigen Windmühleneffekts) 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.

Page 30

Produktübersicht

VLT® AQUA Drive FC 202

HINWEIS

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

Bremsfunktionen

Schließen Sie einen Bremswiderstand ist zur Ableitung der überschüssigen Bremsenergie an. Durch den Anschluss eines Bremswiderstands vermeiden Sie eine übermäßig hohe Zwischenkreisspannung beim Bremsen.

Eine AC-Bremse ist eine Alternative für ein verbessertes Bremsen ohne Verwendung eines Bremswiderstands. Diese Funktion regelt eine Übermagnetisierung des Motors im Generatorbetrieb, durch die zusätzliche Energie erzeugt wird. Diese Funktion kann die Überspannungssteuerung verbessern. Durch Erhöhen der elektrischen Verluste im Motor kann die OVC-Funktion das Bremsmoment erhöhen, ohne die Überspannungsgrenze zu überschreiten.

HINWEIS

Die AC-Bremse ist nicht so wirksam wie dynamisches Bremsen mit einem Widerstand.

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.

Erkennung der Netzphasen-

2.5.4 Asymmetrie

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

Schalten am Ausgang

2.5.5

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

Drehmomentgrenze

Die Drehmomentgrenze schützt den Motor unabhängig von der Drehzahl vor Überlast. Die Drehmomentgrenze wird in Parameter 4-16 Momentengrenze motorisch bzw. 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] oder

•

Parameter 4-12 Min. Frequenz [Hz] und

•

Parameter 4-13 Max. Drehzahl [UPM] oder Parameter 4-14 Motor Speed High Limit [Hz]

•

Beispielsweise können Sie den Betriebsdrehzahlbereich im Bereich zwischen 30 und 50/60Hz definieren. 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 2.18 gezeigt.

Spannungsgrenze

Der Frequenzumrichter wird nach Erreichen eines bestimmten fest programmierten Spannungsniveaus abgeschaltet, 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.

Automatische Leistungsreduzierung

2.5.7

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

Hohe Temperatur an Steuerkarte oder Kühlkörper

•

Hohe Motorbelastung

•

Hohe DC-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.

Page 31

Produktübersicht

Projektierungshandbuch

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. Dies bietet die Vorteile einer erhöhten Effizienz, einer geringeren Erwärmung und eines ruhigeren Betriebs des Motors. Sie müssen keine V/Hz-Kurve wählen, da der Frequenzumrichter die Motorspannung automatisch anpasst.

Automatische

2.5.9 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.

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.

2.5.11

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.

2.5.12

Ein Motor, der versucht, mit dem verfügbaren Strom eine Last zu schnell 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

Wenn die Last die Leistungsfähigkeit des Frequenzumrichters im Normalbetrieb überschreitet (aufgrund eines zu kleinen Frequenzumrichters oder Motors), reduziert die Strombegrenzung 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.

Auto-Rampen

Stromgrenzenkreis

2.5.10

Automatische Leistungsreduzierung wegen erhöhter Taktfrequenz

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). Durch eine hohe Taktfrequenz wird eine erhöhte Wärmestrahlung im Frequenzumrichter erzeugt, sodass der Ausgangsstrom reduziert werden muss.

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

2.5.14

Der Frequenzumrichter hält den folgenden Netzschwankungen stand:

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

Ausgleich der Leistungsschwankung

Transienten

•

Vorübergehenden Netzausfällen

•

Kurzen Spannungsabfällen

•

Überspannungen

•

Page 32

Produktübersicht

VLT® AQUA Drive FC 202

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.

2.5.16

Hochfrequente Motorresonanzgeräusche können durch die Nutzung der Resonanzdämpfung unterbunden werden. Hierbei steht Ihnen die automatische oder manuelle Frequenzdämpfung zur Auswahl.

Resonanzdämpfung

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:

Stromversorgung, einschließlich Signaltrennung.

•

Gatedriver zur Ansteuerung der IGBTs, Triggert-

•

ransformatoren und Optokoppler. Die Ausgangsstrom-Halleffektwandler.

•

2.6 Kundenspezifische

Anwendungsfunktionen

2.5.17

Die internen Kühllüfter werden durch Sensoren im Frequenzumrichter temperaturgeregelt. Der Kühllüfter läuft im Betrieb bei niedriger Last, im Energiesparmodus oder Standby häufig nicht. Dadurch wird der Geräuschpegel gesenkt, die Effizienz erhöht und die Nutzungsdauer des Lüfters verlängert.

2.5.18

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.

Temperaturgeregelte Lüfter

EMV-Konformität

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. Durch ein Verständnis der Verfügbarkeit dieser Funktionen kann die Systemauslegung optimiert und möglicherweise die Integration von redundanten Bauteilen oder Funktionen vermieden werden. Anweisungen zur Aktivierung dieser Funktionen finden Sie im Programmierhandbuch.

Automatische Motoranpassung

2.6.1

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.

2.5.19

Strommessung an allen drei

2.6.2

Thermischer Motorschutz

Motorphasen

Für die Bereitstellung des thermischen Motorschutzes gibt Der Ausgangsstrom zum Motor wird kontinuierlich an allen 3 Phasen gemessen, um Frequenzumrichter und Motor vor Kurzschlüssen, Erdschlüssen und Phasenfehler zu schützen. Erdschlüsse am Ausgang werden sofort erkannt. Wenn ein

es drei Möglichkeiten:

Über die Temperaturerfassung in folgenden

•

Bauteilen:

Page 33

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

Produktübersicht

Projektierungshandbuch

mittels PTC-Sensor in den mit einem der

Analog- oder Digitaleingänge verbundenen Motorwicklungen.

mittels PT100 oder PT1000 in den mit

der VLT® Sensoreingangskarte MCB 114 verbundenen Motorwicklungen und Motorlagern.

mittels PTC-Thermistoreingang an der

VLT® PTC-Thermistorkarte MCB 112 (mit ATEX-Zulassung).

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.

Die ETR-Funktion berechnet die Motortemperatur anhand

der Istwerte von Strom und Drehzahl. Die berechnete

Motortemperatur kann als Anzeigeparameter in

Parameter 16-18 Therm. Motorschutz abgelesen werden.

2.6.3 Netzausfall

Während eines Netzausfalls läuft der Frequenzumrichter

weiter, bis die Zwischenkreisspannung unter den

minimalen Stopppegel fällt – normalerweise 15 % unter

der niedrigsten Versorgungsnennspannung. Die Höhe der

Netzspannung vor dem Ausfall und die aktuelle Motorbe-

lastung bestimmen, wie lange der Frequenzumrichter im

Freilauf ausläuft.

In (Parameter 14-10 Netzausfall-Funktion) können Sie für

den Frequenzumrichter unterschiedliche Verhaltensweisen

für Netzausfälle konfigurieren,

Abschaltblockierung, sobald die Leistung des DC-

•

Zwischenkreises verbraucht ist. Motorfreilauf mit Motorfangschaltung, sobald die

•

Netzversorgung zurückkehrt (Parameter 1-73 Motorfangschaltung).

Kinetischer Speicher.

•

Geregelte Rampe-Ab.

•

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 Frequen-

zumrichter so lange weiterläuft, wie Energie im System

vorhanden ist. Bei kurzen Netzausfällen wird der Betrieb

wiederhergestellt, sobald das Netz zurückkehrt, 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 2.18 ETR-Eigenschaften

Funktion und Parameter 1-73 Motorfangschaltung

konfigurieren.

2.6.4

Die X-Achse in Abbildung 2.18 zeigt das Verhältnis zwischen Motorstrom (I Achse zeigt die Zeit in Sekunden, bevor ETR eingreift und

) und Motornennstrom (I

motor

motor, nom

). Die Y-

den Frequenzumrichter abschaltet. Die Kurven zeigen das Verhalten der Nenndrehzahl bei Nenndrehzahl x 2 und

Integrierte PID-Regler

Ihnen stehen 4 integrierte, proportionale, differentiale PID-

Regler zur Verfügung, sodass die Notwendigkeit

zusätzlicher Steuergeräte entfällt. 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.

Einer der PID-Regler sorgt für eine konstante Steuerung

von Systemen mit Rückführung, bei denen eine Regelung

von Druck, Durchfluss, Temperatur oder einer anderen

Page 34

Produktübersicht

VLT® AQUA Drive FC 202

Systemanforderung aufrecht erhalten werden muss. 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 Istwert-Anforderungen 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. chemischer Förderpumpen, Ventilreglern oder zur Belüftung mit verschiedenen Stufen.

Automatischer Wiederanlauf

2.6.5

Sie können den Frequenzumrichter so programmieren, dass er den Motor nach einer nicht schwerwiegenden Abschaltung, 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 Neustartversuche und die Dauer zwischen den Versuchen kann begrenzt sein.

Motorfangschaltung

2.6.6

Die Motorfangschaltung ermöglicht dem Frequenzumrichter die Synchronisierung mit einem drehenden Motor bis zur vollen Drehzahl. Die Synchronisierung ist unabhängig von der Laufrichtung des Motors möglich. Hierdurch können Sie Abschaltungen aufgrund einer Überstromaufnahme verhindern. Mechanische Belastungen der Anlage werden minimiert, da beim Start des Frequenzumrichters keine abrupte Änderung der Motordrehzahl erfolgt.

2.6.8

Frequenzausblendung

In bestimmten Anwendungen kann die Anlage Betriebs-

drehzahlen aufweisen, die eine mechanische Resonanz

erzeugen. Dies kann zu übermäßiger Geräuschentwicklung

führen und mechanische Komponenten in der Anlage

beschädigen. Der Frequenzumrichter verfügt über 4

programmierbare Ausblendfrequenzbandbreiten. Anhand

dieser kann der Motor Drehzahlen überspringen, die

Resonanzen in der Anlage verursachen.

2.6.9 Motor-Vorheizung

Zum Vorheizen eines Motors in kalten oder feuchten

Umgebungen kann ein kleiner, kontinuierlicher Gleichstrom

am Motor angelegt werden, um diesen vor Kondensation

und einem Kaltstart zu schützen. Diese Methode macht

den Einsatz eines Heizgeräts überflüssig.

2.6.10

Vier programmierbare Parametersätze

Der Frequenzumrichter verfügt über 4 voneinander

unabhängig programmierbare Parametersätze. Über

Externe Anwahl können Sie über Digitaleingänge oder die

serielle Kommunikation zwischen mehreren unabhängig

programmierten Funktionen umschalten. Es werden

unabhängige Konfigurationen verwendet, zum Beispiel zur

Änderung von Sollwerten, für einen Tages-/Nachtbetrieb

bzw. einen Sommer-/Winterbetrieb oder zur Steuerung

mehrerer Motoren. Der aktive Parametersatz wird am LCP

angezeigt.

Sie können Konfigurationsdaten zwischen Frequenzum-

richtern kopieren, indem Sie die Informationen vom

abnehmbaren LCP herunterladen.

2.6.11

Dynamische Bremse

Volles Drehmoment bei gesenkter

2.6.7

Drehzahl

Der Frequenzumrichter folgt einer variablen V/Hz-Kurve, damit das volle Motordrehmoment sogar bei gesenkten Drehzahlen vorhanden ist. Das volle Ausgangsmoment kann mit der maximalen ausgelegten Betriebsdrehzahl des Motors übereinstimmen. Dies ist bei Umrichtern mit variablem Drehmoment nicht der Fall, die bei niedriger Drehzahl ein reduziertes Motordrehmoment liefern. Auch unterscheidet sich dies von Umrichtern mit konstantem Drehmoment, die unterhalb der vollen Drehzahl übermäßige Spannung, Wärme und Motorgeräusche verursachen.,

Dynamische Bremse durch:

Bremswiderstand

•

Ein Brems-IGBT leitet die Bremsenergie vom Motor an den angeschlossenen Bremswiderstand (Parameter 2-10 Bremsfunktion = [1]) und verhindert so, dass die Überspannung einen bestimmten Grenzwert überschreitet.

AC-Bremse

•

Durch Ändern der Verlustbedingungen im Motor wird die Bremsenergie im Motor verteilt. Sie dürfen die AC-Bremsfunktion nicht in Anwendungen mit einer hohen Ein-/Ausschaltfrequenz verwenden, da dies zu einer Überhitzung des Motors führen würde (Parameter 2-10 Bremsfunktion = [2]).

Page 35

. . . . . .

Par. 13-11 Comparator Operator

Par. 13-43 Logic Rule Operator 2

Par. 13-51 SL Controller Event

Par. 13-52 SL Controller Action

130BB671.13

Coast Start timer Set Do X low Select set-up 2 . . .

Running Warning Torque limit Digital input X 30/2 . . .

= TRUE longer than..

. . . . . .

Produktübersicht Projektierungshandbuch

2.6.12 DC-Bremsung

In einigen Anwendungen ist ggf. ein Verzögern des Motors auf eine niedrige Drehzahl oder das Anhalten des Motors erforderlich. Durch das Anwenden der DC-Bremse auf den Motor wird dieser verzögert, sodass keine separate Motorbremse erforderlich ist. Sie können DC-Bremsung zur Aktivierung bei einer voreingestellten Frequenz oder beim Empfang eines Signals einstellen. Die Bremsrate kann ebenfalls programmiert werden.

2.6.13 ESM

Der Energiesparmodus stoppt automatisch den Motor, wenn der Bedarf für eine festgelegte Dauer niedrig ist. Wenn sich der Bedarf in der Anlage erhöht, startet der Umrichter den Motor neu. Der Energiesparmodus ermöglicht Energieeinsparungen und reduziert den Motorverschleiß. Im Gegensatz zu einer Zurückstellung ist der Frequenzumrichter immer betriebsbereit und startet, wenn er den voreingestellten Grenzwert für den Aktivierungsbefehl erreicht.

Abbildung 2.19 SCL-Ereignis und Aktion

2.6.14

Startfreigabe

Der Frequenzumrichter kann vor dem Starten auf ein „System bereit“-Fernsignal warten. Wenn diese Funktion aktiviert ist, bleibt der Frequenzumrichter gestoppt, bis er eine Startfreigabe erhält. Die Startfreigabe gewährleistet, dass sich Anlage oder die Hilfsgeräte in einem einwandfreien Zustand befinden, bevor der Frequenzumrichter den Motor starten kann.

2.6.15

Smart Logic Control (SLC)

Smart Logic Control (SLC) ist eine Folge benutzerdefinierter Aktionen (siehe Parameter 13-52 SL-Controller Aktion [x]), die ausgeführt werden, wenn das zugehörige benutzerdefinierte Ereignis (siehe Parameter 13-51 SL-Controller Ereignis [x]) durch den SLC als WAHR ermittelt wird. Die Bedingung für ein Ereignis kann ein bestimmter Status sein oder wenn der Ausgang einer Logikregel oder eines Vergleicher-Funktion WAHR wird. Dies führt zu einer zugehörigen Aktion, wie in Abbildung 2.19 gezeigt.

Ereignisse und Aktionen sind jeweils nummeriert und

paarweise verknüpft (Zustände). Wenn also Ereignis [0]

erfüllt ist (d. h. WAHR ist), wird die Aktion [0] ausgeführt.

Danach werden die Bedingungen von Ereignis [1]

ausgewertet, und wenn WAHR, wird Aktion [1] ausgeführt

usw. Es wird jeweils nur ein Ereignis ausgewertet. Ist das

Ereignis FALSCH, wird während des aktuellen Abtastin-

tervalls keine Aktion (im SLC) ausgeführt und es werden

keine anderen Ereignisse ausgewertet. Dies bedeutet, dass

der SLC, wenn er startet, Ereignis [0] (und nur Ereignis [0])

in jedem Abtastintervall auswertet. Nur wenn Ereignis [0]

als WAHR bewertet wird, führt der SLC Aktion [0] aus und

beginnt, Ereignis [1] auszuwerten. Sie können 1 bis 20

Ereignisse und Aktionen programmieren.

Wenn das letzte Ereignis/die letzte Aktion durchgeführt

wurde, startet die Sequenz ausgehend von Ereignis [0]/

Aktion [0] erneut. Abbildung 2.20 zeigt ein Beispiel mit 4

Ereignissen/Aktionen:

Page 36

Par. 13-11 Comparator Operator

TRUE longer than.

. . .

Par. 13-10 Comparator Operand

Par. 13-12 Comparator Value

130BB672.10

. . . . . .

Par. 13-43 Logic Rule Operator 2

Par. 13-41 Logic Rule Operator 1

Par. 13-40 Logic Rule Boolean 1

Par. 13-42 Logic Rule Boolean 2

Par. 13-44 Logic Rule Boolean 3

130BB673.10

Produktübersicht

VLT® AQUA Drive FC 202

2.6.16

Der Frequenzumrichter ist mit der STO-Funktion (Safe

Torque Off) über Steuerklemme 37 erhältlich. Safe Torque

Off schaltet die Steuerspannung der Leistungshalbleiter in

der Ausgangsstufe des Frequenzumrichters ab. Dies

verhindert die Erzeugung der Spannung, die der Motor

zum Drehen benötigt. Ist Safe Torque Off (Klemme 37)

aktiviert, gibt der Frequenzumrichter einen Alarm aus,

schaltet ab und lässt den Motor im Freilauf zum Stillstand

kommen. Zum Wiederanlauf müssen Sie den Frequenzum-

richter manuell neu starten. Die Funktion Safe Torque Off

kann als Not-Aus für den Frequenzumrichter verwendet

werden. Verwenden Sie im Normalbetrieb, bei dem Sie

Abbildung 2.20 Ausführungsreihenfolge bei einer Programmierung von 4 Ereignissen/Aktionen

Vergleicher

Vergleicher dienen zum Vergleichen von stetigen Variablen (Ausgangsfrequenz, Ausgangsstrom, Analogeingang usw.) mit voreingestellten Festwerten.

Abbildung 2.21 Vergleicher

Logikregeln

Kombinieren Sie bis zu drei bool'sche Eingänge (WAHR/ FALSCH-Eingänge) von Timern, Vergleichern, Digitaleingängen, Statusbits und Ereignissen mithilfe der Logikregeln UND, ODER und NICHT.

Abbildung 2.22 Logikregeln

Die Logikregeln, Timer und Vergleicher stehen auch für eine Verwendung außerhalb der SLC-Sequenz zur Verfügung.

Ein Beispiel zum SLC finden Sie in Kapitel 4.3 Anwendungs- beispiele.3

kein Safe Torque Off benötigen, die normale

Stoppfunktion. Vergewissern Sie sich bei der Verwendung

des automatischen Wiederanlaufs, dass die Anforderungen

nach ISO 12100-2 Absatz 5.3.2.5 erfüllt sind.

Haftungsbedingungen

Der Anwender ist dafür verantwortlich, sicherzustellen, dass

das Personal, das die Funktion Safe Torque Off installiert

und bedient:

Folgende Personen zählen zu Anwendern:

Normen

Zur Verwendung der Funktion Safe Torque Off an Klemme

37 muss der Anwender alle Sicherheitsbestimmungen in

einschlägigen Gesetzen, Vorschriften und Richtlinien

erfüllen. Die optionale Funktion Safe Torque Off erfüllt die

folgenden Normen:

Die Informationen und Anweisungen reichen zur sicheren

und einwandfreien Verwendung der Funktion Safe Torque

Off nicht aus. Vollständige Informationen zur STO-Funktion

finden Sie im VLT® Safe Torque Off-Produkthandbuch.

STO-Funktion

die Sicherheitsvorschriften im Hinblick auf

•

Arbeitsschutz und Unfallverhütung kennt. gute Kenntnisse über die allgemeinen und Sicher-

•

heitsnormen der jeweiligen Anwendung besitzt.

Integratoren

•

Bediener

•

Kundendiensttechniker

•

Instandhalter

•

EN 954-1: 1996 Kategorie 3

•

IEC 60204-1: 2005 Kategorie 0 – unkontrollierter

•

Stopp IEC 61508: 1998 SIL2

•

IEC 61800-5-2: 2007 – STO-Funktion

•

IEC 62061: 2005 SIL CL2

•

ISO 13849-1: 2006 Kategorie 3 PL d

•

ISO 14118: 2000 (EN 1037) – Vermeidung von

•

unerwartetem Anlauf

Page 37

Produktübersicht

Projektierungshandbuch

Schutzmaßnahmen

Qualifiziertes Fachpersonal muss sicherheitstech-

•

nische Anlagen installieren und in Betrieb nehmen.

Installieren Sie den Frequenzumrichter in einem

•

Schaltschrank mit Schutzart IP54 oder einer vergleichbaren Umgebung. Bei speziellen Anwendungen ist eine höhere Schutzart erforderlich.

Schützen Sie das Kabel zwischen Klemme 37 und

•

der externen Sicherheitsvorrichtung gemäß ISO 13849-2 Tabelle D.4 gegen Kurzschluss.

Wenn externe Kräfte auf die Motorachse wirken

•

(z. B. hängende Lasten), sind zur Vermeidung potenzieller Gefahren zusätzliche Maßnahmen (z. B. eine sichere Haltebremse) erforderlich.

2.7 Fehler-, Warn- und Alarmfunktionen

Der Frequenzumrichter überwacht zahlreiche Aspekte des Anlagenbetriebs, einschließlich Netzbedingungen, Motorlast und -leistung sowie Umrichterstatus. Ein Alarm oder eine Warnung deutet nicht notwendigerweise auf ein Problem innerhalb des Frequenzumrichters hin. Es kann sich um eine Bedingung außerhalb des Frequenzumrichters handeln, die zur Bestimmung von Leistungsgrenzen überwacht wird. Der Frequenzumrichter verfügt über verschiedene vorprogrammierte Fehler-, Warn- und Alarmantworten. Wählen Sie zusätzliche Alarm- und Warnfunktionen zur Steigerung oder Änderung der Systemleistung.

In diesem Abschnitt werden die gängigen Alarm- und Warnfunktionen beschrieben. Durch ein Verständnis der Verfügbarkeit dieser Funktionen kann die Systemauslegung optimiert und möglicherweise die Integration von redundanten Bauteilen oder Funktionen vermieden werden.

2.7.2

Warnung Sollwert hoch und niedrig

Bei Regelung ohne Rückführung bestimmt das Sollwert-

signal direkt die Drehzahl des Frequenzumrichters. Auf

dem Display wird eine blinkende Warnung „Sollwert zu

hoch/zu niedrig“ angezeigt, wenn der programmierte

Höchst- oder Mindestwert erreicht wird.

2.7.3 Warnung Istwert hoch und niedrig

Bei Regelung mit Rückführung werden die ausgewählten

hohen und niedrigen Istwerte vom Frequenzumrichter

überwacht. Das Display zeigt ggf. eine blinkende Warnung

„hoch/niedrig“ an. Der Frequenzumrichter kann die Istwert-

signale auch bei Regelung ohne Rückführung überwachen.

Die Signale beeinträchtigen nicht den Betrieb des Frequen-

zumrichters bei Regelung ohne Rückführung, jedoch

können sie bei der Zustandsanzeige der Anlage (lokal oder

per serieller Schnittstelle) hilfreich sein. Der Frequenzum-

richter arbeitet mit 39 verschiedenen Maßeinheiten.

Phasenunsymmetrie oder

2.7.4 Phasenfehler

Ein zu hoher Rippel-Strom im DC-Bus ist ein Hinweis darauf, dass eine Netzphasenunsymmetrie oder ein Phasenfehler vorhanden ist. Wenn eine Phase zum Frequenzumrichter fehlt, ist die standardmäßige Aktion die Anzeige eines Alarms und die Abschaltung des Geräts zum Schutz der DC-Buskondensatoren. Weitere Optionen sind die Anzeige einer Warnung und die Reduzierung des Ausgangsstroms auf 30 % des Gesamtstroms oder die Anzeige einer Warnung und die Fortsetzung des Normalbetriebs. Der Betrieb eines an eine asymmetrische Leitung angeschlossenen Geräts kann u. U. von Vorteil sein, bis die Asymmetrie korrigiert wird.

Warnung Frequenz hoch

2.7.5

Betrieb bei Übertemperatur

2.7.1

Standardmäßig gibt der Frequenzumrichter einen Alarm aus und schaltet bei Übertemperatur ab. Wenn Sie Automatische Reduzierung und Warnung auswählen, warnt der Frequenzumrichter vor der Bedingung, setzt seinen Betrieb jedoch fort und versucht zunächst, durch eine Reduzierung der Taktfrequenz abzukühlen. Falls erforderlich, reduziert er dann noch die Ausgangsfrequenz.

Die automatische Reduzierung ersetzt nicht die Benutzereinstellungen für die Leistungsreduzierung wegen erhöhter Umgebungstemperatur (siehe

Kapitel 5.3 Leistungsreduzierung wegen erhöhter Umgebungstemperatur).

Hilfreich beim Zuschalten zusätzlicher Betriebsmittel wie Pumpen oder Kühllüftern; der Frequenzumrichter kann bei hoher Motordrehzahl aufwärmen. Sie können eine spezifische hohe Frequenzeinstellung im Frequenzumrichter programmieren. Wenn der Ausgang die programmierte Warnfrequenz überschreitet, zeigt das Gerät eine hohe Frequenzwarnung an. Ein Digitalausgang vom Frequenzumrichter kann externe Geräte beim Zuschalten anzeigen.

2.7.6

Warnung Frequenz niedrig

Hilfreich beim Abschalten von Betriebsmitteln; der Frequenzumrichter kann vor niedriger Motordrehzahl warnen. Sie können für Warnungen und zum Abschalten externer Betriebsmittel eine spezifische niedrige Frequenzeinstellung wählen. Das Gerät zeigt weder bei einem Stopp

Page 38

130BP066.10

1107 UPM

0 - ** Betrieb/Display

1 - ** Motor/Last

2 - ** Bremsfunktionen

3 - ** Sollwert/Rampen

3,84 A 1 (1)

Hauptmenü

Produktübersicht

VLT® AQUA Drive FC 202

noch bei einem Start eine Warnung „niedrige Frequenz“ an, bevor die Betriebsfrequenz erreicht wurde.

Beispiel für ein Programmiermenü ist in abgebildet.

Abbildung 2.23

2.7.7 Warnung Strom hoch

Diese Funktion ähnelt der Warnung Frequenz hoch, mit der Ausnahme, dass eine hohe Stromeinstellung zur Anzeige einer Warnung und zum Zuschalten zusätzlicher Betriebsmittel verwendet wird. Die Funktion ist bei einem Stopp oder Start nicht aktiv, bis der eingestellte Betriebsstrom erreicht wurde.

Abbildung 2.23 Beispiel – Programmiermenü

2.7.8 Warnung Strom niedrig

Diese Funktion ähnelt der Warnung niedrige Frequenz (siehe Kapitel 2.7.6 Warnung Frequenz niedrig), abgesehen davon, dass eine niedrige Stromeinstellung zur Anzeige einer Warnung und zum Abschalten von Betriebsmitteln verwendet wird. Die Funktion ist bei einem Stopp oder Start nicht aktiv, bis der eingestellte Betriebsstrom erreicht wurde.

Warnung „Keine Last/Riemenbruch“

2.7.9

Diese Funktion kann zur Überwachung einer lastfreien Bedingung verwendet werden, z. B. bei einem Keilriemen. Nachdem eine niedrige Stromgrenze im Frequenzumrichter gespeichert wurde, wenn ein Lastverlust festgestellt wird, können Sie den Frequenzumrichter zur Anzeige eines Alarms und einer Abschaltung oder zur Fortsetzung des Betriebs und der Anzeige einer Warnung programmieren.

2.7.10

Der Frequenzumrichter kann einen Verlust der seriellen Kommunikation erkennen. Sie können eine Zeitverzögerung von bis zu 99 s wählen, um eine Antwort aufgrund von Unterbrechungen am seriellen Kommunikationsbus zu vermeiden. Wird die Verzögerung überschritten hat das Gerät die folgenden Optionen:

2.8

Verlust der seriellen Schnittstelle

Beibehaltung der letzten Drehzahl.

•

Wechseln zur Maximaldrehzahl.

•

Wechseln zu einer voreingestellten Drehzahl.

•

Stoppen und Anzeigen einer Warnung.

•

Benutzerschnittstellen und Programmierung

Der Frequenzumrichter verwendet Parameter zur Programmierung seiner Anwendungsfunktionen. Die Parameter bieten die Beschreibung einer Funktion und ein Optionsmenü, aus dem eine Auswahl getroffen oder über das numerische Werte eingegeben werden können. Ein

Lokale Benutzerschnittstelle

Zur lokalen Programmierung können Sie auf die Parameter zugreifen, indem Sie auf dem LCP entweder auf [Quick Menu] (Quick-Menü) oder [Main Menu] (Hauptmenü) drücken.

Das Quick-Menü ist für die erste Inbetriebnahme und Motorauswahl bestimmt. Das Hauptmenü greift auf alle Parameter zu und ermöglicht die Programmierung für erweiterte Anwendungen.

Fern-Benutzerschnittstelle

Zur Fernprogrammierung stellt Danfoss ein Softwareprogramm zur Verfügung, mit dem Sie ganze Projekte zur Programmierung entwickeln, speichern und übertragen können. Mit Hilfe der MCT 10 Konfigurationssoftware können Sie einen PC an den Frequenzumrichter anschließen und den Frequenzumrichter online programmieren, anstatt das LCP zu benutzen. Zudem können Sie die gesamte Programmierung offline vornehmen und dann einfach in den Frequenzumrichter übertragen. Die Software kann das gesamte Frequenzumrichterprofil zur Sicherung oder Analyse auf den PC übertragen. Zum Anschluss des Frequenzumrichters an den PC stehen ein USB-Anschluss oder die RS485-Schnittstelle bereit.

MCT 10 Konfigurationssoftware kann kostenlos heruntergeladen werden unter www.VLT-software.com. Sie ist ebenfalls auf CD erhältlich. Eine Bedienungsanleitung enthält genaue Anweisungen. Siehe auch Kapitel 2.8.2 PC- Software.

Programmieren der Steuerklemmen

Jede Steuerklemme hat vorgegebene Funktionen,

•

die sie ausführen kann. Mit der Klemme verknüpfte Parameter aktivieren

•

die jeweilige Funktion. Für eine einwandfreie Funktion des Frequenzum-

•

richters müssen Sie die Steuerklemmen:

korrekt verdrahten.

für die gewünschte Funktion program-

mieren.

Page 39

Auto

Reset

Hand

Oﬀ

Status

Quick Menu

Main

Alarm

Log

Back

Cancel

Info

Status

1(1)

1234rpm 10,4A 43,5Hz

Run OK

43,5Hz

Alarm

Warn.

130BB465.10

130BT308.10

Produktübersicht

Projektierungshandbuch

2.8.1 LCP Bedieneinheit

Das Local Control Panel (LCP) ist eine grafische Bedieneinheit mit Display an der Vorderseite des Geräts, die als Benutzerschnittstelle mit Bedientasten dient und Statusmeldungen, Warnungen und Alarme anzeigt, die Programmierung von Parametern ermöglicht und vieles mehr. Ein numerisches Bedienteil mit begrenzten Anzeigeoptionen steht ebenfalls zur Verfügung. Abbildung 2.24 zeigt das LCP.

rollers des PCs. Alle Standard-PCs werden ohne galvanische Trennung an der USB-Schnittstelle hergestellt. Jede Differenz des Erdungspotentials, die sich daraus ergibt, dass Sie die im Produkthandbuch beschriebenen Erdungsempfehlungen nicht einhalten, kann zu einer Beschädigung des USB-Hostcontrollers durch die Abschirmung des USB-Kabels führen. Es wird empfohlen, dass Sie einen USB mit galvanischer Trennung verwenden, um den PC USB-Hostcontroller beim Anschluss des PCs an einen Frequenzumrichter per USBKabel vor Erdpotentialdifferenzen zu schützen. Verwenden Sie kein PC-Leistungskabel mit geerdetem Stecker, wenn der PC per USB-Kabel an den Frequenzumrichter angeschlossen ist. Dies verringert die MassePotentialdifferenz, beseitigt aber aufgrund der Erdung und Abschirmung, die an der USB-Schnittstelle des PCs angeschlossen sind, nicht alle Potentialdifferenzen.

Abbildung 2.25 USB-Anschluss

2.8.2.1

MCT 10 Konfigurationssoftware

Die MCT 10 Konfigurationssoftware ist für die Inbetriebnahme und Wartung des Frequenzumrichters entwickelt, einschließlich hilfsgeführter Programmierung des Kaskadenreglers, Echtzeituhr, Smart Logic Controller

Abbildung 2.24 LCP Bedieneinheit

und vorbeugender Wartung. Diese Software ermöglicht eine einfache Kontrolle über Details sowie eine allgemeine Übersicht über Anlagen, ob

2.8.2

PC-Software

Der PC kann über ein Standard-USB-Kabel (Host/Gerät) oder über die RS485-Schnittstelle angeschlossen werden.

groß oder klein. Die Software kann für alle Frequenzumrichterserien, VLT® Advanced Active Filtern und VLT

Softstartern verwendet werden.

Beispiel 1: Datenspeicherung im PC über MCT 10 Konfigurationssoftware

1. Schließen Sie über den USB-Anschluss oder die

USB ist eine serielle Schnittstelle, die 4 abgeschirmte Signalleitungen mit geerdetem Stecker 4 zur Abschirmung des USB-Anschlusses am PC verwendet. Wenn der PC per USB-Kabel an den Frequenzumrichter angeschlossen wird, besteht die Gefahr einer Beschädigung des USB-Hostcont-

RS485-Schnittstelle einen PC an das Gerät an.

2. Öffnen Sie MCT 10 Konfigurationssoftware.

3. Wählen Sie den USB-Anschluss oder die RS485Schnittstelle aus.

Wählen Sie Kopieren.

Page 40

Produktübersicht

VLT® AQUA Drive FC 202

Wählen Sie die Auswahl Projekt.

Wählen Sie Einfügen.

Wählen Sie Speichern unter.

Alle Parameter sind nun gespeichert.

Beispiel 2: Datenübertragung vom PC zum Frequenzumrichter über MCT 10 Konfigurationssoftware

1. Schließen Sie über den USB-Anschluss oder die RS485-Schnittstelle einen PC an das Gerät an.

2. Öffnen Sie MCT 10 Konfigurationssoftware.

Wählen Sie Öffnen – alle gespeicherten Dateien werden angezeigt.

4. Öffnen Sie die gewünschte Datei.

Wählen Sie Zum Frequenzumrichter schreiben.

Alle Parameter werden nun in den Frequenzumrichter übertragen.

Für die MCT 10 Konfigurationssoftware ist ein gesondertes Handbuch erhältlich. Software und Handbuch sind als Download erhältlich über www.danfoss.com/BusinessAreas/ DrivesSolutions/Softwaredownload/.

2.8.2.2

VLT® Harmonics Calculation Software MCT 31

werden müssen. Die Wartungsintervalle für die Kühllüfter (ca. 3 Jahre) und die Kondensatoren (ca. 5 Jahre) werden für die meisten Umgebungen empfohlen.

2.9.1 Lagerung

Wie alle elektronischen Betriebsmittel müssen Frequenzumrichter an einem trockenen Ort gelagert werden. Während der Lagerung ist ein regelmäßiges Formieren (Laden der Kondensatoren) nicht erforderlich.

Es wird empfohlen, das Gerät bis zur Installation verschlossen in der Verpackung zu belassen.

Das MCT 31 PC-Tool zur Oberschwingungsberechnung ermöglicht leichtes Einschätzen der Oberschwingungsverzerrung in einer bestimmten Anwendung. Berechnet werden können sowohl die Oberschwingungsverzerrung von Danfoss-Frequenzumrichtern als auch von Frequenzumrichtern von Fremdherstellern (nicht Danfoss) mit anderen zusätzlichen Geräten zur Oberschwingungsreduzierung, wie z. B. Danfoss AHF-Filter und 12-18Pulsgleichrichter.

MCT 31 steht auch zum Download zur Verfügung unter

www.danfoss.com/BusinessAreas/DrivesSolutions/Softwaredownload/.

2.8.2.3

Harmonic Calculation Software (HCS)

HCS ist eine erweiterte Version des Harmonic Calculation Tool. Die errechneten Ergebnisse werden mit den entsprechenden Normwerten verglichen und können anschließend gedruckt werden.

Weitere Informationen finden Sie unter www.danfoss-

hcs.com/Default.asp?LEVEL=START

2.9

Instandhaltung

Danfoss Frequenzumrichtermodelle bis 90 kW sind wartungsfrei. Frequenzumrichter mit hoher Leistung (mit Nennleistungen von 110 kW oder höher) verfügen über integrierte Filtermatten, die je nach Staub- und Verschmutzungsbelastung vom Betreiber regelmäßig gereinigt

Page 41

Systemintegration

3 Systemintegration

Projektierungshandbuch

Dieses Kapitel beschäftigt sich mit den Aspekten, die bei der Integration des Frequenzumrichters in eine Systemauslegung zu berücksichtigen sind. Das Kapitel ist in diese Abschnitte unterteilt:

Kapitel 3.1 Betriebsbedingungen

•

Betriebsumgebungsbedingungen für den Frequenzumrichter einschließlich Umgebung, Bauformen, Temperatur, Leistungsreduzierung und weitere Aspekte.

Kapitel 3.3 Netzintegration

•

Netzseitiger Eingang in den Frequenzumrichter einschließlich Leistung, Oberschwingungen, Überwachung, Verkabelung, Sicherungen und weitere Aspekte.

Kapitel 3.2 EMV, Schutz vor Oberschwingungen und

•

Erdableitstrom

Eingang (Rückspeisung) vom Frequenzumrichter in das Stromnetz, einschließlich Leistung, Oberschwingungen, Überwachung und weiteren Aspekten.

Kapitel 3.4 Motoreinbau

•

Ausgang vom Frequenzumrichter zum Motor einschließlich Motortypen, Last, Überwachung, Verkabelung und weitere Aspekte.

Kapitel 3.5 Zusätzliche Ein- und Ausgänge,

•

Kapitel 3.6 Planung

Integration von Frequenzumrichterein- und ausgang für ein optimales Systemdesign einschließlich Anpassung von Frequenzumrichter/ Motor, Systemmerkmale und weitere Aspekte.

Bei einer umfassenden Systemplanung werden potentielle Problembereiche bereits im Voraus erkannt, sodass eine möglichst effektive Kombination aus Umrichterlösungen implementiert werden kann. Die folgenden Informationen dienen als Richtlinien zur Planung und Spezifizierung eines Motorregelsystems mit Frequenzumrichtern.

Die Betriebsfunktionen umfassen eine Reihe von Designkonzepten, angefangen mit der einfachen Motordrehzahlregelung bis hin zu einem voll integrierten Automationssystems mit Istwertverarbeitung, Berichtsfunktionen zur Betriebsbereitschaft, automatisierten Fehlerreaktionen, Fernprogrammierung und vielem mehr.

Ein vollständiges Designkonzept enthält detaillierte Spezifikationen zu Anforderungen und Anwendungsbereich.

Frequenzumrichtertypen

•

Motoren

•

Netzanforderungen

•

Regelungsstruktur und Programmierung

•

Serielle Kommunikation

•

Gerätegröße, Form, Gewicht

•

Anforderungen an die Leistungs- und

•

Steuerkabel; Typ und Länge Sicherungen

•

Zusatzeinrichtungen

•

Transport und Lagerung

•

Siehe Kapitel 3.9 Checkliste zur Auslegung der Anlage für praktische Hinweise zu Auswahl und Auslegung.

Durch ein Verständnis für die Funktionen und Strategieoptionen können Sie die Systemauslegung optimieren und ggf. die Integration redundanter Komponenten oder Funktionen vermeiden.

3.1 Betriebsbedingungen

3.1.1 Luftfeuchtigkeit

Obwohl der Frequenzumrichter bei hoher Feuchtigkeit (bis 95 % relativer Feuchte) ordnungsgemäß betrieben werden kann, müssen Sie Kondensation möglichst vermeiden. Insbesondere besteht die Gefahr von Kondensation, wenn der Frequenzumrichter kälter als feuchte Umgebungsluft ist. Luftfeuchtigkeit kann auch an den elektronischen Komponenten kondensieren und Kurzschlüsse verursachen. Kondensation tritt an stromlosen Geräten auf. Wenn aufgrund der Umgebungsbedingungen Kondensation möglich ist, wird die Installation einer Schaltschrankheizung empfohlen. Vermeiden Sie eine Installation in Bereichen, in denen Frost auftritt.

Alternativ kann die Gefahr von Kondensation durch den Standby-Betrieb des Frequenzumrichters (Gerät am Netz angeschlossen) reduziert werden. Stellen Sie sicher, dass der Vorwärmstrom ausreichend ist, damit die Frequenzumrichterschaltung frei von Feuchtigkeit bleibt.

Temperatur

3.1.2

Für alle Frequenzumrichter sind Ober- und Untergrenzen für die Umgebungstemperatur festgelegt. Durch die Vermeidung extremer Umgebungstemperaturen wird die Lebensdauer der Betriebsmittel verlängert und die allgemeine Anlagenzuverlässigkeit optimiert. Befolgen Sie die Empfehlungen für die maximale Leistung und die Langlebigkeit der Geräte.

Frequenzumrichter können zwar bei

•

Temperaturen bis -10 °C eingesetzt werden,

3 3

Page 42

Systemintegration

VLT® AQUA Drive FC 202

jedoch ist ein einwandfreier Betrieb bei Nennlast nur bei Temperaturen von 0 °C und höher gewährleistet.

Überschreiten Sie nicht die Temperatur-

•

Höchstwerte. Die Lebensdauer der elektronischen

•

Komponenten reduziert sich je 10 °C im Betrieb über der Auslegungstemperatur um 50 %.

Auch Geräte der Schutzarten IP54, IP55 oder IP66

•

müssen den festgelegten Umgebungstemperaturbereichen entsprechen.

Eine zusätzliche Klimatisierung des Schaltschranks

•

oder des Installationsorts ist ggf. notwendig.

Kühlung

3.1.3

Frequenzumrichter geben Energie in Form von Wärme ab. Für eine effektive Kühlung der Geräte müssen die folgenden Empfehlungen berücksichtigt werden.

Die Höchsttemperatur der Luft, die in den Schalt-

•

schrank eintritt, darf niemals 40 °C [104 °F] überschreiten.

Die tägliche/nächtliche Durchschnittstemperatur

•

darf 35 °C [95 °F] nicht überschreiten. Befestigen Sie das Gerät so, dass die

•

ungehinderte Luftzirkulation zur Kühlung gewährleistet ist. Siehe Kapitel 3.6.1 Abstand für korrekte Montageabstände.

Halten Sie die Mindestanforderungen für den

•

vorderen und hinteren Abstand zur Luftzirkulation für die Kühlung ein. Siehe das Produkthandbuch für die ordnungsgemäßen Installationsanforderungen.

3.1.3.1

Der Frequenzumrichter verfügt für eine optimale Kühlung über integrierte Lüfter. Der Hauptlüfter führt den Luftstrom an den Kühlrippen des Kühlkörpers entlang und gewährleistet so eine Kühlung. Bei einigen Leistungsgrößen befindet sich ein kleiner Sekundärlüfter in der Nähe der Steuerkarte, damit die Innenluft zur Vermeidung lokaler Überhitzung zirkuliert wird.

Der Hauptlüfter wird durch die Innentemperatur des Frequenzumrichters geregelt, und die Drehzahl erhöht sich zusammen mit der Temperatur schrittweise, wodurch die Geräusche und der Energieverbrauch bei geringem Bedarf reduziert werden. Zudem wird bei Bedarf eine maximale Kühlung gewährleistet. Sie können die Lüftersteuerung über Parameter 14-52 Lüftersteuerung an jede beliebige Anwendung anpassen, auch zum Schutz vor negativen Effekten der Kühlung bei sehr kaltem Klima. Bei einer Übertemperatur im Frequenzumrichter werden Schalt-

Ventilatoren

frequenz und Schaltmuster reduziert. Siehe Kapitel 5.1 Leistungsreduzierung für weitere Informationen.

3.1.3.2 Berechnung der erforderlichen Luftzirkulation zur Kühlung des Frequenzumrichters

Die erforderliche Luftzirkulation zur Kühlung eines Frequenzumrichters bzw. mehrerer Frequenzumrichter in einem Schaltschrank kann wie folgt berechnet werden:

1. Bestimmen Sie die Verlustleistung bei maximaler Ausgangsleistung aller Frequenzumrichter anhand der Datentabellen in Kapitel 7 Technische Daten.

2. Addieren Sie die Verlustleistungswerte aller Frequenzumrichter, die gleichzeitig in Betrieb sein können. Die sich ergebende Summe ist die zu übertragende Wärme Q. Multiplizieren Sie das Ergebnis mit dem Faktor f, entnommen aus Tabelle 3.1. Zum Beispiel f = 3,1 m3 x kWh bei NN.

3. Bestimmen Sie die höchste Temperatur der in den Schaltschrank einströmenden Luft. Subtrahieren Sie diese Temperatur von der erforderlichen Temperatur im Schaltschrank, zum Beispiel 45 °C (113 °F).

4. Dividieren Sie die Summe aus Schritt 2 durch die Summe aus Schritt 3.

Die Berechnung wird durch die folgende Formel ausgedrückt:

f xQ

V =

Ti − TA

wobei V = Luftstrom in m3/h f = Faktor in m3 x K/Wh Q = zu übertragende Wärme in W Ti = Temperatur im Schaltschrank in °C TA = Umgebungstemperatur in °C f = cp x ρ (spezifische Luftwärme x Luftdichte)

HINWEIS

Spezifische Luftwärme (cp) und Luftdichte (ρ) sind keine Konstanten, sondern sind abhängig von Temperatur, Feuchte und atmosphärischem Druck. Daher sind sie von der Höhenlage über NN abhängig.

Tabelle 3.1 zeigt typische Werte des Faktors f, berechnet für verschiedene Höhenlagen.

Page 43

Systemintegration Projektierungshandbuch

Höhe

[m] [kJ/kgK]

500 0,9348 1,167 3,3 1000 0,9250 1,112 3,5 1500 0,8954 1,058 3,8 2000 0,8728 1,006 4,1 2500 0,8551 0,9568 4,4 3000 0,8302 0,9091 4,8 3500 0,8065 0,8633 5,2

Tabelle 3.1 Faktor f, berechnet für verschiedene Höhenlagen

Beispiel

Welcher Luftstrom ist zur Kühlung von 2 gleichzeitig betriebenen Frequenzumrichtern (Wärmeverluste 295 W und 1430 W) erforderlich, die in einem Schaltschrank mit einer Umgebungstemperatur von max. 37 °C installiert sind?

Bestimmte Luftwärme

0 0,9480 1,225 3,1

1. Die Summe der Wärmeverluste beider Frequenzumrichter beträgt 1725 W.

Multipliziert man 1725 W mit 3,3 m3 x kWh, erhält man das Ergebnis 5693 m x K/h.

Subtrahiert man 37 °C von 45 °C, erhält man das Ergebnis 8 °C (=8 K).

4. Dividiert man 5693 m x K/h durch 8 K, erhält man das Ergebnis: 711,6 m3h.

LuftdichteρFaktor

[kg/m3] [m3⋅kWh]

bei Betrieb mit konstanter Frequenz an, schaltet der Umrichter ab und zeigt einen Fehler an, wenn ein kritischer Zwischenkreisspannungspegel erreicht ist.

3.1.5 Störgeräusche

Störgeräusche von Frequenzumrichtern haben 3 Ursachen:

Zwischenkreisdrosseln

•

EMV-Filterdrossel

•

Interne Lüfter

•

Siehe Tabelle 7.60 für Spezifikationen zu den Störge- räuschen.

Vibrationen und Erschütterungen

3.1.6

Der Frequenzumrichter wurde gemäß den Normen IEC 68-2-6/34/35 und 36 geprüft. Im Rahmen dieser Prüfverfahren wird das Gerät im Bereich von 18 bis 1000 Hz in 3 Richtungen für eine Dauer von 2 Stunden g-Kräften von 0,7 unterzogen. Alle Danfoss-Frequenzumrichter erfüllen die bei diesen Bedingungen gegebenen Anforderungen, wenn das Gerät an der Wand oder auf dem Boden montiert ist und der Schaltschrank, in dem das Gerät montiert ist, an der Wand oder mit dem Boden verschraubt ist.

Aggressive Umgebungen

3.1.7

3 3

Wenn Sie den Luftstrom in der Einheit CFM benötigen, rechnen Sie wie folgt um: 1 m3/h = 0,589 CFM.

Für das obige Beispiel ergibt sich: 711,6 m3/h = 418,85 CFM.

Vom Motor erzeugte Überspannung

3.1.4

Die Gleichspannung im Zwischenkreis (DC-Bus) erhöht sich beim generatorischen Betrieb des Motors. Dies kann auf zwei Arten auftreten:

Die Last treibt den Motor an, wenn der Frequen-

•

zumrichter bei konstanter Ausgangsfrequenz betrieben wird. Dies wird allgemein als durchziehende Last bezeichnet.

Wenn die Trägheit der Last bei der Verzögerung

•

hoch ist und die Verzögerungszeit des Umrichters auf einen kurzen Wert eingestellt ist.

Der Frequenzumrichter kann keine Energie in den Eingang zurückspeisen. Daher begrenzt er die vom Motor aufgenommene Energie, wenn die automatische Rampe aktiviert ist. Der Frequenzumrichter versucht dies durch automatische Verlängerung der Rampe-Ab, falls die Überspannung während der Verzögerung auftritt. Ist dieser Vorgang nicht erfolgreich oder treibt die Last den Motor

3.1.7.1 Gase

Aggressive Gase wie Schwefelwasserstoff, Chlor oder Ammoniak können die elektrischen und mechanischen Komponenten des Frequenzumrichters beschädigen. Eine Kontamination der Kühlluft kann zudem zu einer allmählichen Zersetzung von Leiterbahnen auf Platinen sowie Türdichtungen führen. Aggressive Stoffe finden sich häufig in Kläranlagen oder Schwimmbecken. Ein eindeutiges Anzeichen für eine aggressive Atmosphäre ist korrodiertes Kupfer.

In aggressiven Atmosphären werden nur bestimmte Schutzarten sowie schutzbeschichtete Platinen empfohlen. Siehe Tabelle 3.2 für Anforderung der Schutzbeschichtung.

HINWEIS

Der Frequenzumrichter ist standardmäßig mit Leiterkarten ausgestattet, die eine Schutzbeschichtungen der Klasse 3C2 aufweisen. Auf Anfrage sind auch Beschichtungen der Klasse 3C3 erhältlich.

Page 44

Systemintegration

VLT® AQUA Drive FC 202

Klasse

3C1 3C2 3C3

Gasart Einheit

Meersalz n/a Keine Salznebel Salznebel

Schwefeloxide Schwefelwasserstoff Chlor Chlorwasserstoff Fluorwasserstoff Ammoniak Ozon Stickstoff

Tabelle 3.2 Spezifikationen der Schutzbeschichtungsklassen

1) Die Höchstwerte sind transiente Spitzenwerte, die maximal 30 Minuten pro Tag erreicht werden dürfen.

3.1.7.2

Staubbelastung

mg/m mg/m mg/m mg/m mg/m mg/m mg/m mg/m

Mittel-

Max.

Mittel-

Max.

wert

Wert

wert

0,1 0,3 1,0 5,0 10 0,01 0,1 0,5 3,0 10 0,01 0,1 0,03 0,3 1,0 0,01 0,1 0,5 1,0 5,0 0,003 0,01 0,03 0,1 3,0 0,3 1,0 3,0 10 35 0,01 0,05 0,1 0,1 0,3 0,1 0,5 1,0 3,0 9,0

Wert

Regelmäßige Wartung

Unter den oben beschriebenen Bedingungen wird empfohlen, dass Sie den Frequenzumrichter im Rahmen der regelmäßigen Wartung reinigen. Beseitigen Sie jeglichen Staub vom Kühlkörper und von den Lüftern und reinigen Sie die Filtermatten.

3.1.7.3 Explosionsgefährdete Bereiche

In explosionsgefährdeten Bereichen betriebene Anlagen müssen bestimmte Bedingungen erfüllen. Die EU-Richtlinie 94/9/EG beschreibt den Betrieb elektronischer Geräte in explosionsgefährdeten Bereichen.

Die Temperatur von durch Frequenzumrichter geregelte Motoren muss in explosionsgefährdeten Bereichen mithilfe eines PTC-Temperatursensors überwacht werden. Motoren der Zündschutzart d oder e sind für solche Umgebungen zugelassen.

Die Zündschutzart e sieht vor, dass eine etwaige

•

Funkenbildung ausschließlich in einem geschützten Bereich stattfindet. Hier ist keine

Häufig kann die Installation von Frequenzumrichtern in Umgebungen mit hoher Staubbelastung nicht vermieden werden. Staub beeinträchtigt wand- oder rahmenmontierte Geräte mit der Schutzart IP55 oder IP66 sowie schrankmontierte Geräte der Schutzart IP21 oder IP20. Berücksichtigen Sie die 3 in diesem Abschnitt beschrieben Aspekte, wenn Sie Frequenzumrichter in solchen Umgebungen installieren.

Reduzierte Kühlung

Staub führt zu Ablagerungen auf der Geräteoberfläche und im Inneren des Geräts auf den Leiterkarten und den elektronischen Komponenten. Diese Ablagerungen wirken wie isolierende Schichten und hindern die Wärmeableitung in die Umgebungsluft, wodurch die Kühlkapazität reduziert wird. Die Komponenten erwärmen sich. Dies führt zu einem schnelleren Verschleiß der elektronischen Komponenten und die Lebensdauer des Geräts wird reduziert. Staubablagerungen auf dem Kühlkörper an der Rückseite des Geräts reduzieren ebenfalls die Lebensdauer des Geräts.

Kühllüfter

Die Luftzirkulation zur Kühlung des Geräts wird durch Kühllüfter generiert, die sich in der Regel an der Rückseite des Geräts befinden. Die Lüfterrotoren verfügen über kleine Lager, in die Staub eindringen und abrasiv wirken kann. Dies führt zu Beschädigungen der Lager und zu einem Ausfall der Lüfter.

Filter

HINWEIS

Installieren Sie keine Frequenzumrichter in explosionsgefährdeten Bereichen. Installieren Sie den Frequenzumrichter in einem Schaltschrank außerhalb dieses Bereichs. Die Verwendung eines Sinusfilters am Frequenzumrichterausgang zur Dämpfung des dU/dtSpannungsanstiegs und der Spitzenspannungen wird ebenfalls empfohlen. Halten Sie die Motorleitungen so kurz wie möglich.

Zulassung erforderlich, jedoch eine spezielle Verdrahtung und Eindämmung.

Die Kombination d/e ist in explosionsgefährdeten

•

Bereichen am häufigsten zu finden. Der Motor ist von der Zündschutzart e, während die Motorverkabelung und die Anschlussumgebung in Übereinstimmung mit der Klassifizierung e ist. Die nach dieser Klassifizierung e bestehende Beschränkung in der Anschlussumgebung bezieht sich auf die zulässige Höchstspannung in diesem Bereich. Die Ausgangsspannung eines Frequenzumrichters ist in der Regel auf die Netzspannung begrenzt. Die Modulation der Ausgangsspannung kann zu einer Erzeugung von laut Klassifizierung e unzulässig hoher Spitzenspannungen führen. In der Praxis hat sich die Verwendung eines Sinusfilters am Frequenzumrichterausgang als effektive Methode zur Dämpfung der hohen Spitzenspannungen bewährt.

Frequenzumrichter mit hoher Leistung verfügen über Kühllüfter, die heiße Luft aus dem Geräteinneren ausstoßen. Ab einer bestimmten Größe verfügen diese Lüfter über Filtermatten. Diese Filter können in staubbelasteten Umgebungen schnell verstopfen. Unter diesen Bedingungen sind vorbeugende Maßnahmen erforderlich.

Page 45

Systemintegration

Projektierungshandbuch

HINWEIS

Frequenzumrichter mit der Option MCB 112 verfügen über eine PTB-zertifizierte Überwachungsfunktion des Motorthermistorsensors in explosionsgefährdeten Bereichen. Abgeschirmte Motorkabel sind nicht erforderlich, wenn die Frequenzumrichter mit Sinusfiltern am Ausgang betrieben werden.

3.1.8 Definitionen der IP-Schutzarten

Schutz gegen das Eindringen von Fremdkörpern

0 (nicht geschützt) (nicht geschützt) 1

≥50 mm Durchmesser

Erste Kennziffer

Zweite Kennziffer

Ersten Buchstaben

Zusätzlichen Buchstaben

Tabelle 3.3 IEC 60529 – Definitionen für IP-Schutzarten

2 12,5 mm Durchmesser Finger 3 2,5 mm Durchmesser Werkzeug 4

≥1,0 mm Durchmesser 5 Staubgeschützt Draht 6 Staubdicht Draht

Schutz gegen

Eindringen von Wasser

mit schädlicher

Auswirkung

0 (nicht geschützt) 1 Senkrecht tropfendes

Wasser 2 Tropfendes Wasser mit

15° Neigung 3 Sprühwasser 4 Spritzwasser 5 Strahlwasser 6 Starkes Strahlwasser 7 Zeitweiliges

Untertauchen 8 Andauerndes

Untertauchen

Weitere Informationen,

spezifisch für den

A Handrücken B Finger C Werkzeug D Draht

Weitere Informationen,

spezifisch für den

H Hochspannungsgerät M Bewegung während

Wasserprüfung S Stillstand während

Wasserprüfung W Wetterbedingungen

Schutz gegen den Zugang zu gefährlichen Bauteilen

Handrücken

Draht

3.1.8.1

Schaltschrankoptionen und Schutzarten

Danfoss-Frequenzumrichter sind mit 3 verschiedenen Schutzarten erhältlich:

IP00 oder IP20 zur Installation im Schaltschrank.

•

IP54 oder IP55 zur lokalen Montage.

•

IP66 für kritische Umgebungsbedingungen, zum

•

Beispiel extrem hohe (Luft-) Feuchtigkeit oder hohe Konzentrationen von Staub oder aggressiven Gasen.

Funkstörungen

3.1.9

In der Praxis ist das Hauptziel, Anlagen zu errichten, die ohne Hochfrequenzstörungen zwischen den Komponenten stabil arbeiten. Um einen hohen Grad an Störfestigkeit zu erreichen, empfehlen wir die Verwendung von Frequenzumrichtern mit qualitativ hochwertigen EMV-Filtern.

Verwenden Sie Filter der Kategorie C1 gemäß EN 61800-3, die den Grenzwerten der Klasse B der allgemeinen Norm EN 55011 entsprechen.

Bringen Sie Warnschilder am Frequenzumrichter an, falls die EMV-Filter nicht der Kategorie C1 (Kategorie C2 oder niedriger) entsprechen. Die Verantwortung für eine ordnungsgemäße Kennzeichnung liegt beim Betreiber.

Im Feld gibt es 2 Ansätze für EMV-Filter:

Integriert im Gerät

•

Integrierte Filter nehmen Platz in den

Schaltschränken ein, jedoch fallen keine zusätzlichen Kosten für Einbau, Verkabelung und Material an. Der größte Vorteil der integrierten Filter ist jedoch die einwandfreie EMVKonformität und Verkabelung.

Externe Optionen

•

Externe EMV-Filteroptionen, die an der

Eingangsseite des Frequenzumrichters installiert werden, verursachen einen Spannungsabfall. In der Praxis bedeutet dies, dass die vollständige Netzspannung nicht am Frequenzumrichtereingang anliegt und ggf. ein Frequenzumrichter mit höherer Auslegung verwendet werden muss. Für eine Übereinstimmung mit den geltenden EMV-Grenzwerten muss die Motorkabellänge zwischen 1 und 50 m liegen und darf diese Länge nicht

3 3

Page 46

130BA056.10

25 4

Systemintegration

überschreiten. Für Material, Verkabelung und Montage fallen Kosten an. Die EMVKonformität wird nicht überprüft.

VLT® AQUA Drive FC 202

HINWEIS

Verwenden Sie immer EMV-Filter der Kategorie C1, um

einen störungsfreien Betrieb des Frequenzumrichter-/ Motor-Systems zu gewährleisten.

HINWEIS

Die VLT® AQUA Drive-Geräte werden standardmäßig mit integrierten EMV-Filtern ausgeliefert, die der Kategorie C1 (EN 61800-3) zur Verwendung mit 400-VNetzsystemen und Nennleistungen bis 90 kW oder der Kategorie C2 für Nennleistungen von 110 bis 630 kW entsprechen. Die VLT® AQUA Drive-Geräte entsprechen der Kategorie C1 mit abgeschirmten Motorkabeln bis 50 m oder der Kategorie C2 mit abgeschirmten Motorkabeln bis 150 m. Detaillierte Informationen siehe Tabelle 3.4.

3.1.10 Konformität von PELV-Isolierung und galvanischer Trennung

Stromversorgung (SMPS) einschließlich Signaltrennung der

Zwischenkreisspannung V DC. 2 IGBT-Ansteuerkarte für die IGBTs 3 Stromwandler 4 Bremselektronik (Optokoppler) 5 Einschaltstrombegrenzung, Funkentstörung und Temperatur-

messkreise. 6 Ausgangsrelais a Galvanische Trennung für die externe 24-V-Versorgung b Galvanische Isolierung für die RS485-Standard-Busschnittstelle

Stellen Sie den Schutz gegen elektrischen Schlag sicher, wenn die Stromversorgung vom Typ PELV (Schutzkleinspannung – Protective Extra Low Voltage) ist und die Installation gemäß den örtlichen bzw. nationalen Vorschriften für PELV-Versorgungen ausgeführt wurde.

Um den PELV-Schutzgrad beizubehalten, müssen alle steuerklemmenseitig angeschlossenen Geräte den PELVAnforderungen entsprechen, d. h. Thermistoren müssen beispielsweise verstärkt/zweifach isoliert sein. Alle Steuerund Relaisklemmen der Danfoss-Frequenzumrichter erfüllen die PELV-Anforderungen (gilt nicht bei geerdetem Dreieck-Netz größer 400 V).

Die galvanische (sichere) Trennung wird erreicht, indem die Anforderungen für höhere Isolierung erfüllt und die entsprechenden Kriech-/Luftstrecken beachtet werden. Diese Anforderungen sind in der Norm EN 61800-5-1 beschrieben.

Die elektrische Isolierung wird wie in Abbildung 3.1 gezeigt hergestellt. Die beschriebenen Komponenten erfüllen die PELV-Anforderungen sowie die Anforderungen an die galvanische Trennung.

Abbildung 3.1 Galvanische Trennung

Installation in großer Höhenlage

Installationen, bei denen die Grenzen der Höhenlagen überschritten werden, erfüllen ggf. nicht die PELV-Anforderungen. Die Isolierung zwischen Komponenten und kritischen Teilen ist ggf. nicht ausreichend. Es besteht die Gefahr von Überspannung. Reduzieren Sie die Gefahr von Überspannung durch externe Schutzeinrichtungen oder galvanische Trennung.

Kontaktieren Sie bei Installationen in großen Höhenlagen hinsichtlich der PELV-Konformität Danfoss.

380-500 V (Gehäuse A, B und C): über 2000 m

•

(6500 ft) 380-500 V (Gehäuse D, E und F): über 3000 m

•

(9800 ft) 525–690 V: über 2000 m (6500 ft)

•

3.1.11

Lagerung

Es wird empfohlen, das Gerät bis zur Installation verschlossen in der Verpackung zu belassen.

Page 47

Systemintegration Projektierungshandbuch

3.2 EMV, Schutz vor Oberschwingungen und Erdableitstrom

3.2.1 Allgemeine Aspekte von EMV-

Emissionen

Frequenzumrichter (und andere elektrische Geräte) erzeugen elektronische oder magnetische Felder, die in ihrer Umgebung Störungen verursachen können. Die elektromagnetische Verträglichkeit (EMV) dieser Effekte ist von den Leistungs- und Oberschwingungseigenschaften der Geräte abhängig.

Die unkontrollierte Wechselwirkung zwischen elektrischen Geräten in einer Anlage kann die Kompatibilität und den zuverlässigen Betrieb beeinträchtigen. Störungen äußern sich in Netzoberschwingungsverzerrung, elektrostatischen Entladungen, schnellen Spannungsänderungen oder hochfrequenten Störspannungen bzw. Störfeldern. Elektrische Geräte erzeugen Störungen und sind zugleich den Störungen von anderen Quellen ausgesetzt.

Elektromagnetische Störungen treten in der Regel im Frequenzbereich von 150 kHz bis 30 MHz auf. Durch die Luft übertragene Störungen des Frequenzumrichtersystems im Frequenzbereich von 30 MHz bis 1 GHz werden durch den Wechselrichter, das Motorkabel und den Motor erzeugt. Wie in Abbildung 3.2 gezeigt, werden durch kapazitive Ströme des Motorkabels, in Verbindung mit hohem dU/dt der Motorspannung, Ableitströme erzeugt. Die Verwendung eines abgeschirmten Motorkabels erhöht den Ableitstrom (siehe Abbildung 3.2), da abgeschirmte Kabel eine höhere Kapazität zu Erde haben als nicht abgeschirmte Kabel. Wird der Ableitstrom nicht gefiltert, verursacht dies in der Netzzuleitung größere Störungen im Funkfrequenzbereich unterhalb von etwa 5 MHz. Der Ableitstrom (I1) kann über die Abschirmung (I3) direkt zurück zum Gerät fließen. Es verbleibt dann gemäß Abbildung 3.2 im Prinzip nur ein Ableitstrom (I4), der vom

abgeschirmten Motorkabel über die Erde zurückfließen muss.

Die Abschirmung verringert zwar die abgestrahlte Störung, erhöht jedoch die Niederfrequenzstörungen am Netz. Schließen Sie den Motorkabelschirm an die Gehäuse von Frequenzumrichter und Motor an. Dies geschieht am besten durch die Verwendung von integrierten Schirmbügeln; verdrillte Abschirmungsenden (Pigtails) sind zu vermeiden. Die verdrillten Abschirmungsenden erhöhen die Abschirmungsimpedanz bei höheren Frequenzen, wodurch der Abschirmungseffekt reduziert und der Ableitstrom (I4) erhöht wird. Verbinden Sie die Abschirmung an beiden Enden mit dem Gehäuse, wenn abgeschirmte Kabel für Relais, Steuerkabel, Signalschnittstelle und Bremse verwendet werden. In einigen Situationen ist zum Vermeiden von Stromschleifen jedoch eine Unterbrechung der Abschirmung notwendig.

In den Fällen, in denen die Montage der Abschirmung über eine Montageplatte für den Frequenzumrichter vorgesehen ist, muss diese Montageplatte aus Metall gefertigt sein, da die Ableitströme zum Gerät zurückgeführt werden müssen. Außerdem muss durch die Montageschrauben stets ein guter elektrischer Kontakt von der Montageplatte zur Gehäusemasse des Frequenzumrichters gewährleistet sein.

Beim Einsatz ungeschirmter Leitungen werden einige Emissionsanforderungen nicht erfüllt. Die immunitätsbezogenen Anforderungen werden jedoch erfüllt.

Um das Störungsniveau des gesamten Systems (Frequenzwandler und Installation) so weit wie möglich zu reduzieren, ist es wichtig, dass Sie die Motor- und Bremskabel so kurz wie möglich halten. Steuer- und Buskabel dürfen nicht gemeinsam mit Motor- und Bremskabeln verlegt werden. Funkstörungen von mehr als 50 MHz (in der Luft) werden insbesondere von der Regelelektronik erzeugt.

3 3

Page 48

175ZA062.12

Systemintegration

VLT® AQUA Drive FC 202

1 Massekabel 3 Netzversorgung 5 Abgeschirmtes Motorkabel 2 Abschirmung 4 Frequenzumrichter 6 Motor

Abbildung 3.2 Erzeugung von Ableitströmen

EMV-Prüfergebnisse

3.2.2

Die folgenden Ergebnisse wurden unter Verwendung einer Anlage mit einem Frequenzumrichter, einem abgeschirmten Steuerkabel, einem Steuerkasten mit Potentiometer, einem einzelnen Motor sowie einem geschirmten Motorkabel (Ölflex Classic 100 CY) bei Nenn-Schaltfrequenz erzielt. In Tabelle 3.4 sind die zulässigen maximalen Motorkabellängen aufgeführt.

HINWEIS

Die Bedingungen können sich bei anderen Parametersätzen wesentlich verändern.

HINWEIS

Siehe Tabelle 3.17 für parallele Motorkabel.

Page 49

Systemintegration

Projektierungshandbuch

EMV-Filtertyp Leitungsgeführte Störaussendung Abgestrahlte Störaussendung Kabellänge [m] Kabellänge [m] Normen und Anforderungen

EN 55011 Klasse B Klasse A

Gruppe 1

Wohnbereich,

Industriebereich IndustrieGeschäftsund Gewerbereich sowie Kleinbetriebe

Klasse A Gruppe 2

bereich

Klasse B Klasse A

Gruppe 1 Wohnbereich, Geschäfts-

Industrie-

bereich und Gewerbereich sowie Kleinbetriebe

Klasse A Gruppe 2 Industriebereich

EN/IEC 61800-3 Kategorie C1 Kategorie C2 Kategorie C3 Kategorie C1 Kategorie C2 Kategorie C3

Erste Umgebung Wohnungen und Büros

Zweite Umgebung Industriegebiet

Erste Umgebung Wohnungen und Büros

Erste

Umgebung

Wohnungen

und Büros

Second environment Industrial

0,25-45 kW 200-240 V T2 50 150 150 Nein Ja Ja

FC 202

1,1-7,5 kW 200-240 V S2 50

100/150

0,37-90 kW 380-480 V T4 50 150 150 Nein Ja Ja 7,5 kW 380-480 V S4

50 100/150

100/150

Nein Ja Ja

FC 202 0,25-3,7 kW 200-240 V T2 Nein Nein 5 Nein Nein Nein

5,5-45 kW 200-240 V T2 Nein Nein 25 Nein Nein Nein 1,1-7,5 kW 200-240 V S2 Nein Nein 25 Nein Nein Nein 0,37-7,5 kW 380-480 V T4 Nein Nein 5 Nein Nein Nein

11-90 kW 380-380 V

T4 Nein Nein 25 Nein Nein Nein

7,5 kW 380-480 V S4 Nein Nein 25 Nein Nein Nein

1, 4)

11-30 kW 525-690 V 37-90 kW 525-690 V

T7 Nein Nein 25 Nein Nein Nein

2, 4)

T7 Nein Nein 25 Nein Nein Nein

FC 202

0,25-45 kW 200-240 V T2 10 50 50 Nein Ja Ja 0,37-90 kW 380-480 V T4 10 50 50 Nein Ja Ja

FC 202

1,1-30 kW 525-690 V 37-90 kW 525-690 V

T7 Nein 100 100 Nein Ja Ja

T7 Nein 150 150 Nein Ja Ja

1,1-90 kW 525-600 V T6 Nein Nein Nein Nein Nein Nein

FC 202

15-22 kW 200-240 V S2 Nein Nein Nein Nein Nein Nein 11-37 kW 380-480 V S4 Nein Nein Nein Nein Nein Nein

3 3

Tabelle 3.4 EMV-Prüfergebnisse (Störaussendung) Maximale Motorkabellänge

1) Baugröße B2.

2) Baugröße C2.

3) Hx-Ausführungen können gemäß EN/IEC 61800-3 Kategorie C4 verwendet werden.

4) T7, 37-90 kW erfüllt Klasse A Gruppe 1 mit 25 m Motorkabel. Bei der Installation sind einige Beschränkungen gegeben (kontaktieren Sie Danfoss für detaillierte Informationen).

5) 100 m zwischen Phase und Neutralleiter, 150 m zwischen den Phasen (jedoch nicht von TT oder TT). Einphasige Frequenzumrichter sind nicht für eine 2-phasige Versorgung durch ein TT- oder TN-Netz bestimmt. HX, H1, H2, H3, H4 oder H5 ist an Pos. 16-17 des Typencodes für EMV-Filter definiert. HX – Keine EMV-Filter im Frequenzumrichter integriert. H1 – Integriertes EMV-Filter. Erfüllt EN 55011 Klasse A1/B und EN/IEC 61800-3 Kategorie 1/2. H2 – Ein begrenztes EMV-Filter mit Kondensatoren und ohne Gleichtaktdrossel. Erfüllt EN 55011 Klasse A2 und EN/IEC 61800-3 Kategorie 3. H3 – Integriertes EMV-Filter. Erfüllt EN 55011 Klasse A1/B und EN/IEC 61800-3 Kategorie 1/2. H4 – Integriertes EMV-Filter. Erfüllt EN 55011 Klasse A1 und EN/IEC 61800-3 Kategorie 2.

Page 50

Systemintegration

H5 – Schifffahrtsversionen. Verstärkte Ausführung, entspricht denselben Emissionswerten wie H2-Versionen.

VLT® AQUA Drive FC 202

3.2.3 Emissionsanforderungen

Die EMV-Produktnorm für Frequenzumrichter definiert 4

Umgebung

Kategorien (C1, C2, C3 und C4) mit festgelegten Anforde-

rungen für Störaussendung und Störfestigkeit. Tabelle 3.5 enthält die Definitionen der 4 Kategorien und die entsprechende Klassifizierung aus EN 55011.

Entsprechende

Kategorie Definition

C1 In der ersten Umgebung (Wohn-,

Geschäfts- und Gewerbebereich sowie Kleinbetriebe) installierte Frequenzumrichter mit einer Versorgungsspannung unter 1000 V.

C2 In der ersten Umgebung (Wohn-,

Geschäfts- und Gewerbebereich sowie Kleinbetriebe) installierte Frequenzumrichter mit einer Versorgungsspannung unter 1000 V, die weder steckerfertig noch beweglich sind und von Fachkräften installiert und in Betrieb genommen werden müssen.

C3 In der zweiten Umgebung (Indust-

riebereich) installierte Frequenzumrichter mit einer Versorgungsspannung unter 1000 V.

C4 In der zweiten Umgebung (Indust-

riebereich) installierte Frequenzumrichter mit einer Versorgungsspannung gleich oder über 1000 V oder einem Nennstrom gleich oder über 400 A oder vorgesehen für den Einsatz in komplexen Systemen.

Störaussendungsklasse in EN 55011

Klasse B

Klasse A Gruppe 1

Klasse A Gruppe 2

Keine Begrenzung. Erstellen Sie einen EMV-Plan.

Erste Umgebung (Wohnung und Büro) Zweite Umgebung (Industriebereich)

Tabelle 3.6 Zusammenhang zwischen der Fachgrundnorm Störungsaussendung und EN 55011

Störfestigkeitsanforderungen

3.2.4

Die Störfestigkeitsanforderungen für Frequenzumrichter sind abhängig von der Installationsumgebung. In Industriebereichen sind die Anforderungen höher als in Wohn- oder Bürobereichen. Alle Danfoss-Frequenzumrichter erfüllen die Störfestigkeitsanforderungen in Industriebereichen und dementsprechend auch die niedrigeren Anforderungen in Wohn- und Bürobereichen.

Zur Dokumentation der Störfestigkeit gegenüber elektrischen Störungen wurde der nachfolgende Störfestigkeitstest entsprechend den folgenden grundlegenden Normen durchgeführt:

•

Fachgrundnorm Störungsaussendung

Fachgrundnorm EN/IEC 61000-6-3 für Wohnbereich, Geschäfts- und Gewerbebereiche sowie Kleinbetriebe. Fachgrundnorm EN/IEC 61000-6-4 für Industriebereiche.

EN 61000-4-2 (IEC 61000-4-2): Elektrostatische Entladung (ESD): Simulation elektrostatischer Entladung von Personen.

EN 61000-4-3 (IEC 61000-4-3): Elektromagnetisches Einstrahlfeld, amplitudenmodulierte Simulation der Auswirkungen von Radar- und Funkgeräten sowie von mobilen Kommunikationsgeräten.

EN 61000-4-4 (IEC 61000-4-4): Schalttransienten:

Entsprechende Störaussendungsklasse in EN 55011

Klasse B

Klasse A Gruppe 1

Simulation von Störungen, herbeigeführt durch

Tabelle 3.5 Zusammenhang zwischen IEC 61800-3 und EN 55011

Wenn die Fachgrundnorm (leitungsgeführte) Störungsaussendung zugrunde gelegt wird, müssen die Frequenzumrichter die Grenzwerte in Tabelle 3.6 einhalten.

Schalten mit einem Schütz, Relais oder ähnlichen Geräten.

EN 61000-4-5 (IEC 61000-4-5): Überspannungst-

•

ransienten: Simulation von Transienten, z. B. durch Blitzschlag in nahe gelegenen Anlagen.

EN 61000-4-6 (IEC 61000-4-6): HF-Gleichtakt:

•

Simulation der Auswirkung von Funksendegeräten, die an Verbindungskabel angeschlossen sind.

Siehe Tabelle 3.7.

Page 51

Systemintegration Projektierungshandbuch

Fachgrundnorm Schnelle transiente

elektrische

Störgrößen/Burst

IEC 61000-4-42)

Abnahmekriterium B B B A A Spannungsbereich: 200-240 V, 380-500 V, 525-600 V, 525-690 V

Leitung

4 kV CM (Common

Mode)

Motor 4 kV CM (Common

Mode)

Bremse 4 kV CM (Common

Mode)

Zwischenkreiskopplung 4 kV CM (Common

Mode)

Steuerkabel 2 kV CM (Common

Mode)

Standardbus 2 kV CM (Common

Mode)

Relaisleitungen 2 kV CM (Common

Mode) Anwendungs- und FeldbusOptionen LCP-Kabel 2 kV CM (Common

Externe 24 V DC

Gehäuse

2 kV CM (Common

Mode)

2 V CM (Common

Mode)

— —

Überspannungen

IEC 61000-4-5

2 kV/2 Ω Differenz-

betrieb

4 kV/12 Ω CM

(Common Mode)

4 kV/2 Ω

2 kV/2 Ω

0,5 kV/2 Ω

Differenzbetrieb

1 kV/12 Ω CM

(Common Mode)

Elektrosta-

tische

Entladung

IEC

61000-4-2

— — 10 Veff.

8 kV AD 6 kV CD

Abgestrahlte elektromagne-

tische Felder

IEC 61000-4-3

10 V/m —

HF-Gleichtakt-

spannung

IEC 61000-4-6

3 3

Tabelle 3.7 Tabelle EMV-Störfestigkeit

1) Einkopplung auf den Kabelschirm

2) Werte wurden in der Regel im Rahmen von Tests festgestellt

Motorisolation

3.2.5

Moderne Motoren für den Einsatz mit Frequenzumrichtern haben einen hohen Isolationsgrad für die neue Generation hocheffizienter IGBTs mit hohem dU / dt. Zur Nachrüstung in alten Motoren muss die Motorisolation überprüft oder eine Dämpfung mit einem dU/dt-Filter bzw. falls erforderlich mit einem Sinusfilter durchgeführt werden.

Bei Motorkabellängen ≤ der in Kapitel 7.5 Kabelspezifika-

tionen aufgeführten maximalen Kabellänge werden die in Tabelle 3.8 aufgeführten Motorisolationsnennwerte

empfohlen. Bei einem geringeren Isolationswert eines Motors wird die Verwendung eines dU/dt- oder Sinusfilters empfohlen.

Netznennspannung [V] Motorisolation [V]

UN≤420 420 V< UN≤ 500 Verstärkte ULL=1600 500 V< UN≤ 600 Verstärkte ULL=1800 600 V< UN≤ 690 Verstärkte ULL=2000

Tabelle 3.8 Motorisolation

Standard ULL=1300

3.2.6 Motorlagerströme

Erden Sie zur Minimierung der Lager- und Wellenströme die folgenden Komponenten mit der angetriebenen Maschine:

Frequenzumrichter

•

Motor

•

Angetriebene Maschine

•

Page 52

Systemintegration

VLT® AQUA Drive FC 202

Vorbeugende Standardmaßnahmen

1. Verwenden Sie ein isoliertes Lager.

2. Wenden Sie strenge Installationsverfahren an: 2a Stellen Sie sicher, dass Motor und

Lastmotor aufeinander abgestimmt sind.

2b Befolgen Sie die EMV-Installations-

richtlinie streng.

2c Verstärken Sie den Schutzleiter (PE),

über Anteile, die ein Vielfaches der Grundstromfrequenz darstellen. Jene Anteile werden als Oberschwingungen bezeichnet. Es ist wichtig, den Gesamtoberschwingungsgehalt der Netzversorgung zu regeln. Zwar wirken sich die Oberschwingungsströme nicht direkt auf den Verbrauch von elektrischer Energie aus, jedoch erzeugen sie Wärme in der Verkabelung und in den Transformatoren und können andere Geräte beeinflussen, die an dieselbe Verteilung angeschlossen sind.

sodass die hochfrequent wirksame Impedanz im PE niedriger als bei den

3.2.7.1 Oberschwingungsanalyse

Eingangsstromleitungen ist.

2d Stellen Sie eine gute hochfrequent

wirksame Verbindung zwischen Motor und Frequenzumrichter her, zum Beispiel über ein abgeschirmtes Kabel mit einer 360°-Verbindung im Motor und im Frequenzumrichter.

2e Stellen Sie sicher, dass die Impedanz

vom Frequenzumrichter zur Gebäudeerdung niedriger als die Erdungsimpedanz der Maschine ist. Dies kann bei Pumpen schwierig sein.

2f Stellen Sie eine direkte Erdverbindung

zwischen Motor und Last her.

3. Senken Sie die IGBT-Taktfrequenz.

4. Ändern Sie die Wechselrichtersignalform, 60° AVM

oder SFAVM.

5. Installieren Sie ein Wellenerdungssystem oder

verwenden Sie eine Trennkupplung.

6. Tragen Sie leitfähiges Schmierfett auf.

7. Verwenden Sie, sofern möglich, minimale

Drehzahleinstellungen.

8. Versuchen Sie sicherzustellen, dass die

Verschiedene Eigenschaften des elektrischen Systems eines Gebäudes bestimmen die exakte Oberschwingungsverzerrung des Frequenzumrichters, die einen Anteil des Gesamtoberschwingungsgehalts einer Anlage ausmachen. Zudem entscheidet sich dadurch, ob die IEEE-Standards erfüllt werden. Allgemeine Grundsätze zum Anteil der Oberschwingungen von Frequenzumrichtern bei einer bestimmten Anlage sind schwierig zu erstellen. Führen Sie gegebenenfalls eine Analyse der Oberschwingungen im elektrischen System durch, um die Auswirkungen auf die Geräte zu bestimmen.

Ein Frequenzumrichter nimmt vom Netz einen nicht sinusförmigen Strom auf, der den Eingangsstrom I

eff

erhöht. Nicht sinusförmige Ströme können mithilfe einer Reihe von Fourier-Analysen in Sinusströme verschiedener Frequenz, d. h. in verschiedene Oberschwingungsströme I mit einer Grundfrequenz von 50 Hz, zerlegt werden.

Die Oberschwingungen tragen nicht direkt zur Leistungsaufnahme bei; sie erhöhen jedoch die Wärmeverluste bei der Installation (Transformator, Induktoren, Leitungen). Bei Anlagen mit einem relativ hohen Anteil an Gleichrichterlasten müssen daher die Oberschwingungen auf einem niedrigen Pegel gehalten werden, um eine Überlastung des Transformators, der Induktoren und der Kabel zu vermeiden.

Netzspannung zur Erde symmetrisch ist. Dies kann bei IT-, TT-, TN-CS-Netzen oder Systemen mit geerdetem Zweig schwierig sein.

9. Verwenden Sie ein dU/dt- oder Sinusfilter.

Oberschwingungen

3.2.7

Bei elektrischen Geräten mit Diodengleichrichtern, beispielsweise bei Leuchtmittellampen, Computern, Kopierern, Faxgeräten, zahlreichen Laborgeräten sowie Telekommunikationssystemen können Oberschwingungsverzerrungen auf das Stromversorgungsnetz wirken. Frequenzumrichter verwenden am Eingang eine Diodenbrücke, die ebenfalls zu Oberschwingungsverzerrungen führen kann.

Abkürzung Beschreibung

n Ordnungszahl

Tabelle 3.9 Oberschwingungsbezogene Abkürzungen

Grund

Strom I Frequenz [Hz]

Grundfrequenz Grundstrom Grundspannung Oberschwingungsströme Oberschwingungsspannung

Oberschwingungsstrom (In)

strom (I1)

50 250 350 550

Der Frequenzumrichter nimmt nicht gleichmäßig Strom aus

Tabelle 3.10 Umgewandelter nicht sinusförmiger Strom

dem Netz auf. Dieser nicht sinusförmige Strom verfügt

Page 53

175HA034.10

Systemintegration

Projektierungshandbuch

Strom Oberschwingungsstrom

Ieff I Eingangsstrom 1,0 0,9 0,4 0,2 < 0,1

Tabelle 3.11 Oberschwingungsströme verglichen mit dem effektiven Eingangsstrom Strom

Abbildung 3.3 Zwischenkreisdrosseln

11-49

HINWEIS

Oberschwingungsströme können Kommunikationsgeräte stören, die an denselben Transformator angeschlossen sind, oder Resonanzen in Verbindung mit Kondensatoren zur Leistungsfaktorkorrektur verursachen.

Um Oberschwingungsströme gering zu halten, ist der Frequenzumrichter mit einem Zwischenkreis ausgestattet. Durch die DC-Spulen und DC-Kondensatoren wird der Gesamtoberschwingungsgehalt (THD) auf 40 % reduziert.

Die Spannungsverzerrung in der Netzversorgung hängt von der Größe der Oberschwingungsströme multipliziert mit der internen Netzimpedanz der betreffenden Frequenz ab. Die gesamte Spannungsverzerrung (THD) wird aus den einzelnen Spannungsoberschwingungen nach folgender Formel berechnet:

 + U

THD

3.2.7.2

 + ... + U

Oberschwingungsemissions-

-anforderungen

An das öffentliche Versorgungsnetz angeschlossene Anlagen und Geräte

Option Definition

1 IEC/EN 61000-3-2 Klasse A bei Dreiphasengeräten

(bei Profigeräten nur bis zu 1 kW Gesamtleistung).

2 IEC/EN 61000-3-12 Geräte mit 16 A-75 A und profes-

sionell genutzte Geräte ab 1 kW bis 16 A Phasenstrom.

P450 bei T4 entsprechen außerdem IEC/EN 61000-3-12, obwohl dies nicht erforderlich ist, da die Ströme über 75 A haben.

In Tabelle 3.13 wird beschreiben, dass die Kurzschlussleistung der Netzversorgung Ssc an der Schnittstelle zwischen der Benutzerversorgung und der öffentlichen Versorgung (R

) größer als folgende Werte sind bzw.

sce

diesen entsprechen:

= 3 × R

Tatsächlich (typisch) Grenzwert für R

sce

Tatsächlich (typisch) Grenzwert für R

sce

Tabelle 3.13 Prüfergebnisse für Oberschwingungsströme (Emission)

≥120

 × U

 × I

SCE

 =  3 × 120 × 400 × I

Netz

equ

Einzelner Oberschwingungsstrom In/I1 (%)

40 20 10 8

40 25 15 10

Oberschwingungsstrom Verzerrungsfaktor

THD PWHD

46 45

48 46

(%)

equ

Der Monteur oder der Benutzer des Geräts muss – ggf. durch Nachfrage beim Betreiber des Verteilernetzes – sicherstellen, dass das Gerät nur an eine Stromversorgung mit einer Kurzschlussleistung Ssc angeschlossen wird, die mindestens dem in der Gleichung angegebenen Wert entspricht. Wenden Sie sich an den Betreiber des Verteilernetzes, wenn Sie andere Leistungsgrößen an das öffentliche Stromversorgungsnetz anschließen möchten.

Übereinstimmung mit verschiedenen SystemebenenRichtlinien: Die in Tabelle 3.13 vorhandenen Daten zu Oberschwin- gungsströmen entsprechen IEC/EN 61000-3-12 mit Bezug zur Produktnorm für Leistungsfrequenzumrichtersysteme. Sie können als Grundlage zur Berechnung der Einflüsse der Oberschwingungsströme auf das Stromversorgungssystem und zur Dokumentation der Übereinstimmung mit den relevanten regionalen Richtlinien verwendet werden: IEEE 519 -1992; G5/4.

3 3

Tabelle 3.12 Oberschwingungsemissionsstandards

3.2.7.4

Einfluss von Oberschwingungen in einer Energieverteilungsanlage

3.2.7.3

Leistungsgrößen bis zu PK75 bei T2 und T4 entsprechen der IEC/EN 61000-3-2 Klasse A. Leistungsgrößen von P1K1 bis zu P18K bei T2 und bis zu P90K bei T4 entsprechen IEC/EN 61000-3-12, Tabelle 4. Die Leistungsgrößen P110 bis

Prüfergebnisse für Oberschwingungsströme (Emission)

In Abbildung 3.4 ist ein Transformator auf der Primärseite mit einem Verknüpfungspunkt PCC1 an der Mittelspannungsversorgung verbunden. Der Transformator hat eine Impedanz Z

und speist eine Reihe von Verbrauchern. Der

xfr

Verknüpfungspunkt, an dem alle Verbraucher angeschaltet sind, ist PCC2. Jeder Verbraucher wird durch Kabel mit einer Impedanz Z1, Z2, Z3 angeschlossen.

Page 54

Non-linear

Current Voltage

System

Impedance

Disturbance to

other users

Contribution to

system losses

130BB541.10

Systemintegration

VLT® AQUA Drive FC 202

Abbildung 3.5 Störende Wirkungen von Oberschwingungen

3.2.7.5 Normen und Anforderungen zur Oberschwingungsbegrenzung

Abbildung 3.4 Kleine Verteilanlage

Von nichtlinearen Verbrauchern aufgenommene Oberschwingungsströme führen durch den Spannungsabfall an den Impedanzen des Stromverteilungssystems zu einer Spannungsverzerrung. Höhere Impedanzen ergeben höhere Grade an Spannungsverzerrung.

Die Stromverzerrung steht mit der Geräteleistung und der individuellen Last in Verbindung. Spannungsverzerrung steht mit der Systemleistung in Verbindung. Die Spannungsverzerrung im PCC kann nicht ermittelt werden, wenn nur die Oberschwingungsleistung der Last bekannt ist. Um die Verzerrung im PCC vorhersagen zu können, müssen die Konfiguration des Verteilungssystems und die entsprechenden Impedanzen bekannt sein.

Ein häufig verwendeter Begriff, um die Impedanz eines Stromnetzes zu beschreiben, ist das Kurzschlussverhältnis R

, definiert als das Verhältnis zwischen Kurzschluss-

sce

Scheinleistung der Versorgung am PCC (Ssc) und der Nennscheinleistung der Last (S

sce

wobei

equ

Ssc=

Versorgung

und

equ

= U × I

equ

Die störende Wirkung von Oberschwingungen hat zwei Faktoren:

Oberschwingungsströme tragen zu Systemver-

•

lusten bei (in Verkabelung, Transformator). Spannungsverzerrung durch Oberschwingungen

•

führt zu Störungen anderer Verbraucher und erhöht Verluste in anderen Verbrauchern.

Die Anforderungen an die Oberschwingungsbegrenzungen können folgende sein:

Anwendungsspezifische Anforderungen

•

Einzuhaltende Normen

•

Die anwendungsspezifischen Anforderungen beziehen sich auf eine konkrete Anlage, in der technische Gründe für die Begrenzung der Oberschwingungen vorliegen.

Beispiel

Ein 250-kVA-Transformator mit zwei angeschlossenen 110kW-Motoren reicht aus, wenn einer der Motoren direkt an das Netz geschaltet und der andere über einen Frequenzumrichter gespeist wird. Der Transformator ist jedoch unterdimensioniert, wenn beide Motoren über Frequenzumrichter gespeist werden. Durch Verwendung zusätzlicher Maßnahmen zur Oberschwingungsreduzierung in der Anlage oder Wahl von Low Harmonic Drives ermöglichen den Betrieb beider Motoren mit Frequenzumrichtern.

Es gibt verschiedene Normen, Vorschriften und Empfehlungen zur Reduzierung von Oberschwingungen. Normen

unterscheiden sich je nach Land und Industrie. Die folgenden Normen sind am häufigsten anwendbar:

IEC61000-3-2

•

equ

IEC61000-3-12

•

IEC61000-3-4

•

IEEE 519

•

G5/4

•

Genaue Angaben zu jeder Norm enthält das AHF-Projektierungshandbuch 005/010.

In Europa beträgt die maximale THvD 8 %, wenn die Anlage über das öffentliche Netz versorgt wird. Wenn die Anlage über einen eigenen Transformator verfügt, ist die

Grenze für die THvD 10 %. Der VLT® AQUA Drive kann einer THvD von 10 % standhalten.

Page 55

130BB955.12

Leakage current

Motor cable length

130BB956.12

THVD=0%

THVD=5%

Leakage current

Systemintegration

Projektierungshandbuch

3.2.7.6 Reduzierung, Vermeidung oder Kompensation von Oberschwingungen

In Fällen, in denen zusätzliche Oberschwingungsunterdrückung gefordert ist, bietet Danfoss eine Vielzahl von Geräten zur Reduzierung, Vermeidung oder Kompensation von Netzrückwirkungen. Dazu gehören folgende:

12-pulsige Frequenzumrichter

•

AHF-Filter

•

Low Harmonic Drives

•

Aktive Filter

•

Die Wahl der richtigen Lösung hängt von verschiedenen Faktoren ab:

Das Stromnetz (Hintergrundverzerrung, Netzun-

•

symmetrie, Resonanz und Art der Versorgung (Transformator/Generator))

Anwendung (Lastprofil, Anzahl Lasten und

•

Lastgröße) Örtliche/nationale Anforderungen/Vorschriften

•

(IEEE519, IEC, G5/4 usw.) Gesamtkosten für den Eigentümer (Anschaffungs-

•

kosten, Wirkungsgrad, Wartung usw.)

Ziehen Sie immer eine Reduzierung der Oberschwingungen in Betracht, wenn die Transformatorlast einen nicht linearen Anteil von 40 % oder mehr hat.

Danfoss bietet Werkzeuge zur Berechnung der Oberschwingungen an, siehe Kapitel 2.8.2 PC-Software.

3 3

Abbildung 3.6 Einfluss von Motorkabellänge und Leistungsgröße auf den Ableitstrom. Leistungsgröße a > Leistungsgröße b

Der Ableitstrom hängt ebenfalls von der Netzverzerrung ab.

Erdableitstrom

3.2.8

Befolgen Sie im Hinblick auf die Schutzerdung von Geräten mit einem Ableitstrom gegen Erde von mehr als 3,5 mA alle nationalen und lokalen Vorschriften. Die Frequenzumrichtertechnik nutzt hohe Schaltfrequenzen bei gleichzeitig hoher Leistung. Dies erzeugt einen Ableitstrom in der Erdverbindung. Der Ableitstrom gegen Erde setzt sich aus verschiedenen Faktoren zusammen und hängt von verschiedenen Systemkonfigurationen ab, u. a. folgenden:

Filterung von Funkfrequenzstörungen

•

Motorkabellänge

•

Motorkabelabschirmung

•

Leistung des Frequenzumrichters

•

Abbildung 3.7 Die Netzverzerrung beeinflusst den Ableitstrom

Zur Übereinstimmung mit EN 61800-5-1 (Produktnorm für Elektrische Leistungsantriebssysteme mit einstellbarer Drehzahl) müssen besondere Anforderungen erfüllt werden, wenn der Erdableitstrom 3,5 mA übersteigt. Verstärken Sie die Erdung durch Berücksichtigung der folgenden Anforderungen zur Schutzerdung:

Page 56

130BB958.12

Cable

150 Hz

3rd harmonics

50 Hz

Mains

RCD with low f

cut-

RCD with high f

cut-

Leakage current

Frequency

130BB957.11

Leakage current [mA]

100 Hz

2 kHz

100 kHz

Systemintegration

Erdungskabel (Klemme 95) mit einem Querschnitt

•

von mindestens 10 mm Zwei getrennt verlegte Erdungskabel, die die

•

VLT® AQUA Drive FC 202

vorgeschriebenen Maße einhalten

Weitere Informationen finden Sie in EN/IEC 61800-5-1 und

EN 50178.

Fehlerstromschutzschalter

Wenn Fehlerstromschutzschalter (RCD), auch als Erdschlusstrennschalter bezeichnet, zum Einsatz kommen, sind die folgenden Anforderungen einzuhalten:

Verwenden Sie netzseitig nur allstromsensitive

•

Fehlerschutzschalter (Typ B) Verwenden Sie Fehlerstromschutzschalter mit

•

Einschaltverzögerung, um Fehler durch transiente Erdströme zu vermeiden.

Bemessen Sie RCD in Bezug auf Systemkonfigu-

•

ration und Umgebungsbedingungen.

Der Ableitstrom enthält mehrere Frequenzen, die ihren Ursprung in der Netzfrequenz und in der Schaltfrequenz haben. Der Typ der verwendeten Fehlerstromschutzein-

Abbildung 3.9 Einfluss der Trennfrequenz des Fehlerstromschutzschalters auf den Ableitstrom

richtung beeinflusst, ob die Schaltfrequenz erkannt wird.

Abbildung 3.8 Hauptbeitragsfaktoren zum Ableitstrom

Die Menge des von der Fehlerstromschutzeinrichtung erkannten Ableitstroms hängt von der Trennfrequenz des Fehlerstromschutzschalters ab.

3.3

Netzintegration

3.3.1 Netzkonfigurationen und EMVAuswirkungen

Es gibt verschiedene Typen von Versorgungsnetzen, die Frequenzumrichter mit Strom versorgen. Jeder Frequenzumrichter wirkt sich auf die EMV-Eigenschaften des Netzes aus. Die TN-S-Systeme mit fünf Leitern gelten als am besten geeignet für EMV, während das isolierte IT-System am wenigsten geeignet ist.

Netztyp Beschreibung

TN-Netze Es gibt zwei Typen von TN-Netzverteilungssystemen:

TN-S und TN-C.

TN-S Ein Fünfleitersystem mit separatem Neutral- (N) und

Schutzleiter (PE). Das System bietet die besten EMVEigenschaften und vermeidet die Übertragung von Störungen.

TN-C Ein Vierleitersystem mit gängigem Neutral- und

Schutzleiter (PE), der durch das gesamte Netz führt. Die Kombination aus Neutral- und Schutzleiter führt zu schlechten EMV-Eigenschaften.

TT-Netze Ein Vierleitersystem mit geerdetem Neutralleiter und

jeweils einzelner Erdung für die Frequenzumrichter. Bei korrekter Erdung verfügen diese Netze über gute EMVEigenschaften.

IT-Netz Ein isoliertes Vierleitersystem mit nicht geerdetem

oder über eine Impedanz geerdetem Neutralleiter.

Tabelle 3.14 Versorgungsnetztypen

Page 57

Systemintegration

Projektierungshandbuch

3.3.2 Niederfrequente Netzstörungen

3.3.2.1 Nicht sinusförmige Netzversorgung

Die Netzspannung ist nur in seltenen Fällen eine gleichförmige Sinusspannung mit konstanter Amplitude und Frequenz. Dies liegt zum Teil an Verbrauchern, die nicht sinusförmige Ströme aus dem Netz aufnehmen oder nichtlineare Eigenschaften aufweisen, beispielsweise Computer, Fernseher, Schaltnetzteile, Energiesparlampen und Frequenzumrichter. Abweichungen sind nicht vermeidbar und in gewissen Grenzen zulässig.

3.3.2.2

Im Großteil von Europa ist die Grundlage für eine objektive Bewertung der Netzspannungsqualität das Gesetz über die elektromagnetische Verträglichkeit von Geräten (EMVG). Durch Übereinstimmung mit dieser Regelung wird sichergestellt, dass sämtliche Geräte und Netzwerke, die an elektrische Systeme angeschlossen sind, ihren Zweck erfüllen, ohne Probleme zu verursachen.

Norm Definition

EN 61000-2-2, EN 61000-2-4, EN 50160

EN 61000-3-2, 61000-3-12 EN 50178 Dient zur Überwachung der Ausrüstung

Tabelle 3.15 Technische EN-Normen zur Netzspannungsqualität

3.3.2.3

Alle Frequenzumrichter erzeugen bestimmte Netzstörungen. In den vorliegenden Normen ist nur ein Frequenzbereich von bis zu 2 kHz festgelegt. Bei einigen Frequenzumrichtern wird der Netzstörungsbereich auf über 2 kHz erhöht, was somit nicht der Norm entspricht, und diese werden dennoch als störungsfrei gekennzeichnet. Grenzwerte für diesen Bereich werden momentan erforscht. In der Regel wird der Netzstörungsbereich von Frequenzumrichtern nicht verändert.

3.3.2.4

Netzstörungen, welche die Sinusform der Netzspannung verzerren, entstehen durch pulsierende Eingangsströme und werden in der Regel als Oberschwingungen bezeichnet. Basierend auf der Fourier-Analyse werden Oberschwingungen von bis zu 2,5 kHz untersucht, die der

50. Oberschwingung der Netzfrequenz entsprechen. Eingangsgleichrichter von Frequenzumrichtern erzeugen

eine solch typische Oberschwingungsbelastung des Netzes.

Konformität mit den EMV-Richtlinien

Darin sind die Grenzwerte der Netzspannung in öffentlichen und industriellen Stromnetzen festgelegt. Darin werden durch angeschlossene Geräte verursachte Netzstörungen geregelt.

von Starkstromanlagen mit elektronischen Betriebsmitteln.

Störungsfreie Frequenzumrichter

Auftreten von Netzstörungen

Wenn Frequenzumrichter an Netze mit 50 Hz angeschlossen werden, weisen die dritte Oberschwingung (150 Hz), die fünfte Oberschwingung (250 Hz) bzw. die siebte Oberschwingung (350 Hz) die stärksten Auswirkungen auf. Die Gesamtmenge an Oberschwingungen wird als Gesamtoberschwingungsgehalt (THD) bezeichnet.

3.3.2.5 Auswirkungen von Netzstörungen

Oberschwingungen und Spannungsschwankungen stellen zwei Formen von niederfrequenten Netzstörungen dar. Sie haben am Entstehungsort ein anderes Erscheinungsbild als an einem anderen beliebigen Anschlusspunkt eines Verbrauchers im Netz. Folglich müssen bei der Untersuchung der Auswirkungen von Netzstörungen eine Reihe von Einflüssen gemeinsam bestimmt werden. Dazu gehören u. a. die Netzeinspeisung, die Netzstruktur sowie die Verbraucher.

Infolge der Netzstörungen kann es zu Unterspannungswarnungen und stärkeren Funktionsverlusten kommen.

Unterspannungswarnungen

Falsche Spannungsmessungen durch Verlust der

•

Sinusform der Netzspannung Führen zu falschen Strommessungen, da nur bei

•

der Messung von Echteffektivwerten der Oberschwingungsgehalt berücksichtigt wird.

Höhere Verluste

Durch Oberschwingungen werden Wirkleistung,

•

Scheinleistung und Blindleistung reduziert. Verzerrungen durch elektrische Verbraucher

•

führen zu hörbaren Störungen in anderen Geräten, oder im schlimmsten Fall sogar zu einer Zerstörung der Geräte.

Verkürzt die Lebensdauer der Geräte infolge von

•

Wärmeentwicklung.

HINWEIS

Durch einen übermäßigen Oberschwingungsgehalt entsteht eine Belastung der Blindstromkompensationsanlagen, wodurch es möglicherweise sogar zu dessen Zerstörung kommen kann. Aus diesem Grund müssen Sie die Blindstromkompensationsanlagen bei übermäßigem Oberschwingungsgehalt mit Drosseln versehen.

3.3.3 Analyse von Netzstörungen

Um eine Beeinträchtigung der Netzspannungsqualität zu vermeiden, sind zur Analyse von Systemen oder Geräten, die Oberschwingungsströme produzieren, verschiedene Verfahren einsetzbar. Mithilfe von Netzanalyseprogrammen, wie z. B. Harmonic Calculation Software (HCS), werden Systeme auf Oberschwingungen überprüft. Zuvor können Sie spezielle Gegenmaßnahmen überprüfen, die eine Kompatibilität mit dem System gewährleisten.

3 3

Page 58

Systemintegration

VLT® AQUA Drive FC 202

Um Netze zu analysieren, besuchen Sie die Seitehttp:// www.danfoss-hcs.com/Default.asp?LEVEL=START und laden

Sie die entsprechende Software herunter.

HINWEIS

Danfoss besitzt ein hohes Maß an Fachwissen im Bereich EMV und bietet Kunden neben Kursen, Seminaren und Workshops EMV-Analysen mit detaillierter Auswertung und Netzberechnungen.

3.3.4 Optionen zur Verringerung von Netzstörungen

Generell werden von Frequenzumrichtern erzeugte Netzstörungen durch eine Amplitudenbegrenzung der Pulsströme reduziert. Dies hat eine Verbesserung des Leistungsfaktors λ (Lambda) zur Folge.

Zur Vermeidung von Netzoberschwingungen werden verschiedene Methoden empfohlen:

Netzdrosseln oder Zwischenkreisdrosseln in den

•

Frequenzumrichtern Passive Filter

•

Aktive Filter

•

Schlanke Zwischenkreise

•

Active Front End und Low Harmonic Drives

•

Gleichrichter mit 12, 18 oder 24 Pulsen pro Zyklus

•

Funkstörungen

3.3.5

Frequenzumrichter erzeugen Funkfrequenzstörungen (RFI) aufgrund ihrer Strompulse mit variablen Drehfeldfrequenzen. Diese Störungen werden durch Frequenzumrichter und Motorkabel ausgestrahlt und in das Netz geführt.

3.3.6 Einstufung der Einsatzorte

Im Hinblick auf die Erfüllung der EMV-Richtlinie ist das Bewusstsein für die Anforderungen an die Umwelt, in welcher der Frequenzumrichter betrieben werden soll, einer der wichtigsten Faktoren.

3.3.6.1 Umwelt 1/Klasse B: Wohngebiet

Als Umgebung 1/Klasse B eingestuft werden Einsatzorte, die an das öffentliche Niederspannungsnetz angeschlossen sind (einschließlich Kleinbetriebe). Sie besitzen keine eigenen Hoch- oder Mittelspannungstransformatoren zur separaten Versorgung. Die Einstufungen im Hinblick auf die Umgebung gelten sowohl innerhalb als auch außerhalb von Gebäuden. Einige allgemeine Beispiele stellen Geschäftsräume, Wohngebäude, Restaurants, Parkplätze sowie Vergnügungsanlagen dar.

3.3.6.2

Umgebung 2/Klasse A: Industriegebiet

Industriebereiche sind in der Regel nicht an das öffentliche Versorgungsnetz angeschlossen. Stattdessen besitzen sie eigene Hoch- oder Mittelspannungs-Verteil-Transformatoren. Die Einstufungen der Umgebungen gelten sowohl innerhalb als auch außerhalb der Gebäude.

Sie sind als Industriegebiet definiert und durch besondere elektromagnetische Gegebenheiten gekennzeichnet:

Das Vorhandensein wissenschaftlicher, medizin-

•

ischer oder industrieller Geräte Schalten großer induktiver und kapazitiver Lasten

•

Das Vorhandensein hoher magnetischer Felder

•

(z. B. wegen hoher Stromstärken)

3.3.6.3

Spezielle Umgebungen

Zur Reduzierung dieser Störungen im Netz werden EMVFilter eingesetzt. Diese bieten Störfestigkeit und schützen die Geräte vor hochfrequenten leitungsgebundenen Störungen. Zudem reduzieren sie zum Netzkabel ausgesendete oder vom Netzkabel abgegebene Störungen. Die Filter sollen die Störungen auf einen bestimmten Wert reduzieren. Integrierte Filter sind häufig als Standardausstattung im Lieferumfang enthalten und auf eine bestimmte Störfestigkeit ausgelegt.

In Gebieten mit Mittelspannungstransformatoren., die klar von anderen Gebieten abgegrenzt sind, entscheidet der Anwender, in welche Art von Umgebung die Anlage eingestuft wird. Der Anwender muss die notwendige elektromagnetische Verträglichkeit eigenverantwortlich sicherstellen, die allen Geräten ein fehlerfreies Funktionieren unter festgelegten Bedingungen gewährleistet. Beispiele für spezielle Umgebungen wären Einkaufszentren, Supermärkte, Tankstellen, Bürogebäude oder Lager.

3.3.6.4

Warnaufkleber

HINWEIS

Sämtliche VLT® AQUA Drive Frequenzumrichter sind standardmäßig mit integrierten DC-Drosseln zur Reduzierung der Netzrücwirkungengen ausgestattet.

Wenn ein Frequenzumrichter nicht der Kategorie C1 entspricht, müssen Sie einen Warnhinweis anbringen. Dies liegt in der Verantwortung des Anwenders. Die Beseitigung von Störungen basiert in EN 55011 auf den Klassen A1, A2 und B. Für die passende Einstufung der Geräte und die

Page 59

Systemintegration

Projektierungshandbuch

Kosten zur Behebung von EMV-Problemen ist letztendlich der Anwender verantwortlich.

3.3.7 Verwendung mit isolierter Eingangsquelle

Der meisten Netzstromleitungen in den USA sind geerdet. Als Netzversorgung kann eine isolierte Stromquelle dienen, auch wenn dies in den USA nicht gängig ist. Sie können alle Danfoss Frequenzumrichter mit isolierter Eingangsquelle sowie mit einem geerdeten Stromleitungen betreiben.

Blindstromkompensation

3.3.8

Blindstromkompensationsanlagen dienen zur Reduzierung der Phasenverschiebung (φ) zwischen Spannung und Strom, um den Leistungsfaktor näher zum Wert Eins (cos φ) zu bringen. Dies ist erforderlich, wenn eine große Anzahl induktiver Verbraucher, beispielsweise Motoren oder Lampen-Vorschaltgeräte, in einem elektrischen System verwendet werden. Frequenzumrichter mit isoliertem Zwischenkreis nehmen keinen Blindstrom aus dem Netz auf bzw. erzeugen keine Phasenverschiebungen. Ihr Phasenwinkel cos φ hat einen Wert von ungefähr 1.

Aus diesem Grund müssen Sie drehzahlgeregelte Motoren bei der Auslegung der Blindstromkompensationsanlage nicht berücksichtigen. Allerdings steigt der aus der Blindstromkompensationsanlage aufgenommene Strom an, da Frequenzumrichter Oberschwingungen erzeugen. Je mehr die Anzahl an Oberschwingungserzeugern steigt, umso mehr wirken Belastung und Wärme auf die Kondensatoren. Montieren Sie daher Drosseln an die Blindleistungskompensationsanlage. Diese Drosseln verhindern zudem die Entstehung einer Resonanz zwischen der Induktivität der Verbraucher und der Kapazität. Bei Frequenzumrichtern mit cos φ <1 müssen Sie ebenfalls Drosseln in die Blindleistungskompensationsanlage montieren. Berücksichtigen Sie bei der Dimensionierung der Kabel zudem die höhere Wirkleistung.

Eingangsstromverzögerung

3.3.9

Um sicherzustellen, dass die Überspannungsschutzkreise am Eingang korrekt funktionieren, halten Sie eine Zeitverzögerung zwischen aufeinander folgenden Anwendungen mit Eingangsstrom ein.

Eingangsspannung [V] Wartezeit [in s]

Tabelle 3.16 Eingangsstromverzögerung

380 415 460 600

48 65 83 133

3.3.10 Netztransienten

Transienten sind kurze Spannungsspitzen in einem Bereich von ein paar Tausend Volt. Sie können in allen Arten von Stromverteilungssystemen auftreten, einschließlich Industrie- und Wohngebieten.

Blitzeinschläge sind eine häufige Ursache für Transienten. Sie werden jedoch auch durch Ein- und Ausschalten großer Lasten oder durch Schalten sonstiger Anlagen gegen Netztransienten erzeugt, beispielsweise Blindstromkompensationsgeräte. Transienten können ebenfalls durch Kurzschlüsse, durch Abschaltung eines Hauptschalters in Stromverteilungssystemen sowie durch induktive Kopplung zwischen parallel verlaufenden Kabeln erzeugt werden.

In der Norm EN 61000-4-1 wird beschrieben, in welchen Formen diese Transienten auftreten und wie viel Energie sie enthalten. Ihre schädlichen Auswirkungen können durch verschiedenen Verfahren begrenzt werden. Gasgefüllte Überspannungsableiter und Funkenstrecken bilden einen ersten Schutz vor energiereichen Transienten. Als zweiten Schutz sind die meisten elektronischen Geräte, einschließlich Frequenzumrichter, mit spannungsabhängigen Widerständen (Varistoren) zur Dämpfung von Transienten ausgestattet.

3.3.11

Setzen Sie Netzersatzanlagen ein, wenn bei einem Netzausfall ein Dauerbetrieb erforderlich ist. Sie werden ebenfalls parallel zum öffentlichen Netz betrieben, um eine höhere Netzleistung zu erreichen. Hierbei handelt es sich um ein bewährtes Verfahren für wärme- und stromerzeugende Geräte, bei dem die hohe Effizienz genutzt wird, die bei dieser Form der Energieumwandlung erzielt wird. Bei Netzersatzschaltung mittels Generator ist die Netzimpedanz in der Regel höher als bei der Stromentnahme aus dem öffentlichen Netz. Dadurch kommt es zu einer Erhöhung des Gesamtoberschwingungsgehalts. Bei geeigneter Ausführung können Generatoren in einem System mit Geräten betrieben werden, die Oberschwingungen erzeugen.

Betrieb mit Notstromgenerator

3 3

Tabelle 3.16 zeigt die minimal zulässige Zeit zwischen den Anwendungen mit Eingansstrom.

Page 60

Systemintegration

VLT® AQUA Drive FC 202

Der Einsatz eines Systems mit Notstromgenerator wird empfohlen

Beim Umschalten des Systems von Netzbetrieb

•

auf Generatorspeisung steigt die Oberschwingungsbelastung in der Regel an

Planer müssen den Anstieg der Oberschwin-

•

gungsbelastung berechnen bzw. messen, um sicherzustellen, dass die Netzqualität die Vorschriften erfüllt, und um Probleme durch Oberschwingungen sowie Anlagenausfälle zu vermeiden.

Vermeiden Sie eine asymmetrische Belastung des

•

Generators, da dies zu einer Erhöhung der Energieverluste und des Gesamtoberschwingungsgehalts führt

Eine 5/6-Staffelung der Generatorwicklung sorgt

•

für eine Dämpfung der 5. und 7. Oberschwingung, führt jedoch zu einer Erhöhung der 3. Oberschwingung. Durch eine 2/3-Staffelung wird die 3. Oberschwingung wiederum reduziert.

Nach Möglichkeit sollte der Betreiber die

•

Blindstromkompensationsanlage vom Netz trennen, da diese eine Resonanz im System verursacht.

Drosseln oder aktive Filter können Oberschwin-

•

gungen sowie parallel betriebene ohmsche Verbraucher dämpfen.

Parallel betriebene kapazitive Verbraucher

•

erzeugen aufgrund von unvorhersehbaren Resonanzeffekten eine zusätzliche Last.

Eine genauere Analyse ist beispielsweise mit der Netzanalysesoftware HCS möglich. Um Netze zu analysieren, besuchen Sie die Seite http://www.danfoss-hcs.com/ Default.asp?LEVEL=START und laden Sie die entsprechende Software herunter.

Für den Betrieb mit oberschwingungserzeugenden Geräten werden die maximal zulässigen Verbraucher, die auf einem reibungslosen Anlagenbetrieb basieren, in der Tabelle mit Oberschwingungsgrenzwerten dargestellt.

Oberschwingungsgrenzwerte

B2- und B6-Gleichrichter⇒maximal 20 % der

•

Generatornennlast B6-Gleichrichter mit Drossel⇒maximal 20 bis 35 %

•

der Generatornennlast, je nach Zusammensetzung

Gesteuerter B6-Gleichrichter⇒maximal 10 % der

•

Generatornennlast

3.4

Motoreinbau

3.4.1 Zu berücksichtigende Faktoren bei der Motorauswahl

Der Frequenzumrichter kann bei einem Motor zu einer Stromüberlastung führen. Wenn Sie den Motor an den Frequenzumrichter anpassen, müssen Sie daher die folgenden Auswirkungen auf den Motor berücksichtigen:

Isolationsbeanspruchung

•

Lagerbeanspruchung

•

Thermische Beanspruchung

•

Sinus- und dU/dt Filter

3.4.2

Ausgangsfilter sind für einige Motoren zur Senkung der Strombelastung sowie für eine größere Kabellänge von Nutzen. Zu den Optionen für Ausgänge gehören u. a. Sinusfilter (auch als LC-Filter bezeichnet) und dU/dt-Filter. Durch dU/dt-Filter wird der starke Spannungsanstieg des Impulses reduziert. Durch Sinusfilter werden die Spannungspulse abgeschwächt und in eine beinahe sinusförmige Ausgangsspannung umgewandelt. Bei einigen Frequenzumrichtern erfüllen die Sinusfilter die Anforderungen der Norm EN 61800-3 RFI, Kategorie C2, für ungeschirmten Motorkabeln, siehe Kapitel 3.7.5 Sinusfilter.

Nähere Informationen zu den optionalen Sinus- und dU/dtFiltern finden Sie in Kapitel 3.7.5 Sinusfilter und Kapitel 3.7.6 du/dt-Filter.

Nähere Informationen zu den Bestellnummern für Sinusund dU/dt-Filter finden Sie in und Kapitel 6.2.9 du/dt-Filter.

Ordnungsgemäße Motorerdung

3.4.3

Eine ordnungsgemäße Erdung des Motors ist zur Gewährleistung der Personensicherheit sowie zur Erfüllung der EMV-Anforderungen des Stromnetzes für Niederspannungsanlagen unerlässlich. Für die effektive Nutzung von Abschirmungen und Filtern ist eine ordnungsgemäße Erdung erforderlich. Zur Erfüllung der EMV-Anforderungen müssen Sie Einzelheiten der Motorausführung überprüfen.

3.4.4

Motorkabel

Technische Daten und Empfehlungen zu den Motorkabeln finden Sie unter Kapitel 7.5 Kabelspezifikationen.

Sie können alle Arten dreiphasiger Standard-Asynchronmotoren mit einem Frequenzumrichter verwenden. Die Werkseinstellung ist Rechtslauf, wobei der Frequenzumrichterausgang wie folgt angeschlossen ist:

Page 61

175HA036.11

96 97 98

Motor

96 97 98

Motor

Systemintegration Projektierungshandbuch

in der Strahlungsumgebung befinden, müssen ohne Verschlechterung der Leistung betrieben werden können.

3.4.6 Anschluss von mehreren Motoren

HINWEIS

3 3

Wenn sich die Motorgrößen stark unterscheiden, können beim Hochfahren und bei niedrigen Drehzahlen Probleme auftreten, da der relativ hohe Ohm-Widerstand der kleinen Motoren im Stator in solchen Situationen eine höhere Spannung erfordert.

Der Frequenzumrichter kann mehrere parallel geschaltete Motoren steuern/regeln. Bei parallelem Motoranschluss müssen Sie die folgenden Punkte beachten:

VVC+-Modus kann in einigen Anwendungen

•

verwendet werden. Der Gesamtstrom der Motoren darf den

•

maximalen Ausgangsnennstrom I

des Frequen-

INV

zumrichters nicht übersteigen. Verwenden Sie bei langen Kabeln keine

•

gemeinsame Anschlussverbindung, siehe Abbildung 3.12.

Die in Tabelle 3.4 angegebene gesamte Motorka-

Abbildung 3.10 Klemmenanschluss für Rechts- und Linkslauf

•

bellänge gilt nur, so lange die parallelen Kabel kurz gehalten werden (jeweils kürzer als 10 m).

Ändern Sie die Drehrichtung durch Vertauschen von zwei Phasen im Motorkabel oder durch Ändern der Einstellung von Parameter 4-10 Motor Drehrichtung.

Motorkabelabschirmung

3.4.5

Frequenzumrichter erzeugen an ihren Ausgängen Impulse mit steilen Spannungsflanken. Diese Impulse enthalten hochfrequente Anteile (deren Werte bis in den GigahertzBereich reichen), die unerwünschte Strahlungen aus dem Motorkabel verursachen. Diese Strahlung kann durch

HINWEIS

Bei parallel geschalteten Motoren müssen Sie Parameter 1-01 Steuerprinzip auf [0] U/f einstellen.

Siehe Abbildung 3.14 und Abbildung 3.15. Berücksichtigen Sie den Spannungsabfall an den

•

Motorleitungen, siehe Abbildung 3.15. Verwenden Sie bei langen parallelen Kabel ein

•

LC-Filter, siehe Abbildung 3.15. Für lange Kabel ohne parallelen Anschluss, siehe

•

Abbildung 3.16.

abgeschirmte Motorkabel reduziert werden.

Die Abschirmung der Kabel hat folgenden Zweck:

•

Durch die Abschirmung werden hochfrequente Anteile einfangen und zurück zur Störquelle geleitet, in diesem Fall zum Frequenzumrichter. Abgeschirmte Motorkabel sorgen ebenfalls für Störfestigkeit gegen nahe gelegene externe Störquellen.

Auch bei einer guten Abschirmung wird die Strahlung nicht vollständig eliminiert. Systemkomponenten, die sich

Reduzierung der Menge an abgestrahlten Störungen.

Verbesserung der Störfestigkeit einzelner Geräte.

Page 62

130BD774.10

130BD775.10

130BD776.10

130BD777.10

130BD778.10

130BD779.10

Systemintegration

VLT® AQUA Drive FC 202

Abbildung 3.11 Gemeinsame Anschlussverbindung bei kurzen Kabeln

Abbildung 3.14 Parallele Kabel mit Last

Abbildung 3.12 Gemeinsame Anschlussverbindung bei langen Kabeln

Abbildung 3.13 Parallele Kabel ohne Last

Abbildung 3.15 LC-Filter für lange parallele Kabel

Abbildung 3.16 Lange Kabel in Reihenschaltung

Page 63

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

Systemintegration Projektierungshandbuch

Baugrößen Leistungsgröße

[kW]

A1, A2, A4, A5 0,37–0,75

A2, A4, A5 1,1–1,5

A2, A4, A5 2,2–4

A3, A4, A5 5,5–7,5

B1, B2, B3, B4, C1, C2, C3, C4

A3 1,1–7,5 525–690 100 50 33 25 B4 11–30 525–690 150 75 50 37 C3 37–45 525–690 150 75 50 37

Tabelle 3.17 Maximale Kabellänge für einzelne Parallel verlaufende Kabel

Isolierung der Steuerkabel

3.4.7

11–90

Spannung [V] 1 Kabel [m] 2 Kabel [m] 3 Kabel [m] 4 Kabel [m]

400 150 45 8 6 500 150 7 4 3

400 150 45 20 8

500 150 45 5 4 400 150 45 20 11 500 150 45 20 6 400 150 45 20 11 500 150 45 20 11 400 150 75 50 37 500 150 75 50 37

Die Maximaldrehzahl begrenzt die maximale

•

Ausgangsdrehzahl.

Durch die Motorkabel erzeugte Oberschwingungen können die Steuersignale in den Steuerkabel beeinträchtigen und zu Steuerfehlern führen. Motorkabel und Steuerkabel sollten getrennt installiert sein. Durch diese Trennung werden Störeffekte deutlich verringert.

Der Abstand zwischen den Steuer- und den

•

Motorkabeln sollte mehr als 200 mm betragen. Bei zu geringem Abstand müssen Sie Trennstege

•

verwenden, da andernfalls Störungen auftreten können.

Steuerkabelabschirmungen müssen beidseitig auf

•

Für einen externen Thermistor ist ein Eingang

•

verfügbar. Das elektronischen Thermorelais (ETR) für

•

Asynchronmotoren simuliert anhand interner Messungen ein Bimetallrelais. Das ETR misst den aktuellen Strom, die aktuelle Drehzahl und Zeit zur Berechnung der Motortemperatur und zum Schutz des Motors vor Überhitzung, indem eine Warnmeldung ausgegeben oder die Stromzufuhr des Motors unterbrochen wird. Die Eigenschaften des ETR werden in Abbildung 3.17 dargestellt.

die gleiche Weise wie die Motorkabelabschirmungen angeschlossen werden.

Abgeschirmte Kabel mit verdrillten Leitern bieten

•

den größten Schutz gegen Störströme. Bei einer Einzelabschirmung wird das Magnetfelds um 30 dB und bei einer Doppelabschirmung um 60 dB gedämpft. Wenn die Leiter zusätzlich noch verdrillt sind, wird liegt die Dämpfung sogar bei 70 dB.

3 3

Thermischer Motorschutz

3.4.8

Der Frequenzumrichter sorgt auf verschiedene Arten für thermischen Motorschutz:

Die Drehmomentgrenze schützt den Motor

•

Abbildung 3.17 Eigenschaften des elektronischen Thermorelais

unabhängig von der Drehzahl vor Überlast. Die Mindestdrehzahl begrenzt den Betriebsdreh-

•

zahlbereich, beispielsweise zwischen 30 und 50/60 Hz.

Die X-Achse zeigt das Verhältnis zwischen Motorstrom (I

) und Motornennstrom (I

motor

motor, nom

). Die Y-Achse zeigt die Zeit in s, bevor das ETR aktiviert wird und den Frequenzumrichter abschaltet. Die Kurven zeigen das

Page 64

Systemintegration

VLT® AQUA Drive FC 202

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.

3.4.9 Ausgangsschütz

Zwar ist dies in der Regel keine empfohlene Maßnahme, jedoch hat der Betrieb eines Ausgangsschützes zwischen Motor und Frequenzumrichter keine Beschädigung des Umrichters zur Folge. Durch Schließen eines zuvor geöffneten Ausgangsschützes wird ein laufender Frequenzumrichter möglicherweise an einen gestoppten Motor angeschlossen. Dadurch kann der Frequenzumrichter abschalten und einen Fehler anzeigen.

3.4.10

Um die Last an der Motorwelle zu bremsen, verwenden Sie entweder eine statische (mechanische) oder eine dynamische Bremse.

Bremsfunktionen

Berechnung des Arbeitszyklus

Ist der Betrag der kinetischen Energie, die in jedem Bremszeitraum zum Widerstand übertragen wird, unbekannt, kann die durchschnittliche Leistung auf Basis der Zykluszeit und Bremszeit berechnet werden, was als Arbeitszyklus für Aussetzbetrieb bezeichnet wird. Der Arbeitszyklus für Aussetzbetrieb des Widerstandes gibt den Arbeitszyklus an, für den der Widerstand ausgelegt ist (siehe Abbildung 3.18). Der von den Motorlieferanten bei der Angabe der zulässigen Belastung häufig benutzte Betrieb S5 des Widerstands ist ein Ausdruck für den Arbeitszyklus für Aussetzbetrieb.

Abbildung 3.18 Arbeitszyklus des Bremswiderstands

3.4.11

Die dynamische Bremse erfolgt durch Folgendes:

3.4.12

Ein Bremswiderstand ist erforderlich, um die höhere Wärmeabgabe und Zwischenkreisspannung bei einer elektrisch erzeugten Bremsung zu kontrollieren. Zur Wahl des korrekten Bremswiderstands muss bekannt sein, wie oft und mit welcher Leistung gebremst wird. Weitere Informationen finden Sie im Bremswiderstand-Projektie- rungshandbuch.

Dynamische Bremse

Bremswiderstand: Ein Brems-IGBT leitet die

•

Bremsenergie vom Motor an den Bremswiderstand ( = [1]) und verhindert so, dass die Überspannung einen bestimmten Grenzwert überschreitet.

AC-Bremse: Durch Ändern der Verlustbedin-

•

gungen im Motor wird die Bremsenergie im Motor verteilt. Die AC-Bremsfunktion darf nicht in Anwendungen mit einer hohen Ein-/Ausschaltfrequenz verwendet werden, da dies zu einer Überhitzung des Motors führen würde.

DC-Bremse: Ein übermodulierter Gleichstrom

•

verstärkt den Wechselstrom und funktioniert als Wirbelstrombremse.

Berechnung des Bremswiderstands

Berechnen Sie den Arbeitszyklus für Aussetzbetrieb des Widerstands wie folgt:

Arbeitszyklus = tb/T

T =Zykluszeit in Sekunden tb ist die Bremszeit in Sekunden (als Teil der Zykluszeit)

Danfoss bietet Bremswiderstände mit Arbeitszyklen von 5 %,10 % und 40 % an. Bei Anwendung eines Arbeitszyklus von 10 % nehmen die Bremswiderstände die Bremsleistung über 10 % der Zykluszeit auf. Die übrigen 90 % der Zykluszeit werden zum Abführen überschüssiger Wärme genutzt.

Stellen Sie sicher, dass der Bremswiderstand für die erforderliche Bremszeit ausgelegt ist.

Berechnung des Bremswiderstands

Damit eine Sicherheitsabschaltung des Frequenzumrichters beim Bremsen des Motors vermieden wird, wählen Sie die Widerstandswerte anhand der maximalen Bremsleistung und der Zwischenkreisspannung aus. Berechnen Sie den Widerstand des Bremswiderstands wie folgt:

Rbr = 

Die Leistung des Bremswiderstands ist abhängig von der Zwischenkreisspannung (Udc).

Udc ist die Spannung, wenn die Bremse aktiviert ist. Die Bremsfunktion der FC-Serie wird abhängig von der Netzversorgung umgesetzt.

UDC

Höchstwert

 Ω



Page 65

Systemintegration

Projektierungshandbuch

Netzversorgungseingang [V AC]

FC 202 3x200-240 390 405 410 FC 202 3x380-480 778 810 820 FC 202 3x525-600 FC 202 3x525-600 FC 202 3x525-690 1099 1109 1130

Tabelle 3.18 Zwischenkreisspannung (Udc)

1) Baugrößen A, B, C

2) Baugrößen D, E, F

Bremse

aktiv

[V DC]

943 965 975

1099 1109 1130

Verwenden Sie den Bremswiderstand R

Warnung:

zu hohe

Spannung

[V DC]

, damit der

rec

Warnung:

Über-

spannung

[V DC]

Frequenzumrichter mit dem maximal verfügbaren Bremsmoment (M

) von 160 % bremst. Die entspre-

br(%)

chende Formel lässt sich wie folgt schreiben:

x100



Ω = 

η η

rec

motor

VLT

motor

beträgt in der Regel 0,90

beträgt in der Regel 0,98

xM

br( % )

xη

VLT

xη

motor



Bei der Auswahl eines höheren Bremswiderstands wird das Bremsmoment von 160%/150%/110% nicht mehr erzielt, und der Frequenzumrichter schaltet während der Bremsung möglicherweise mit DC-Überspannung ab.

Für Bremsungen mit niedrigerem Bremsmoment, beispielsweise 80 %, können Sie einen Bremswiderstand mit niedrigerer Nennleistung installieren. Berechnen Sie die Größe anhand der Formel zur Berechnung von R

rec

empfohlen, die Kabeladern zu verdrillen, um elektrische Störgeräusche zwischen Bremswiderstand und Frequenzumrichter zu verringern.

Verwenden Sie eine Metallabschirmung für verbesserte EMV-Leistung.

3.4.14 Bremswiderstand und Brems-IGBT

Leistungsüberwachung Bremswiderstand

Dank der Leistungsüberwachungsfunktion der Bremse können Sie die aktuelle Bremsleistung und die durchschnittliche Bremsleistung eines ausgewählten Zeitraums auslesen. Die Bremse kann ebenfalls die Bremsleistung überwachen und sicherstellen, dass sie die in Parameter 2-12 Bremswiderstand Leistung (kW) gewählte Grenze nicht überschreitet. In Parameter 2-13 Bremswiderst. Leistungsüberwachung legen Sie fest, welche Funktion ausgeführt wird, wenn die an den Bremswiderstand übertragene Leistung den in Parameter 2-12 Bremswi- derstand Leistung (kW) eingestellten Grenzwert überschreitet.

HINWEIS

Die Überwachung der Bremsleistung stellt keine Sicherheitsfunktion dar. Der Bremswiderstandskreis ist nicht gegen Erdschluss geschützt.

Die Bremse ist gegen einen Kurzschluss des Bremswiderstands geschützt. Der Bremstransistor wird auf eine Kurzschlussbedingung hin überwacht. Verwenden Sie ein Relais oder einen Digitalausgang, um den Bremswiderstand bei einem Fehler im Frequenzumrichter vor einer Überlastung zu schützen.

3 3

Frequenzumrichter der Baugrößen D und F enthalten mehr als einen Bremschopper. Verwenden Sie bei den Bauformen einen Bremswiderstand pro Bremschopper.

Das VLT

Bremswiderstand-Projektierungshandbuch MCE 101

enthält die aktuellsten Auswahldaten. Zudem sind darin die Berechnungsschritte ausführlicher beschrieben, u. a. folgende:

Berechnung der Bremsleistung

•

Berechnung der Spitzenleistung des Bremswi-

•

derstands Berechnung der Durchschnittsleistung des

•

Bremswiderstands Trägheitsbremsung

•

3.4.13

Verdrahtung des Bremswiderstands

EMV (Twisted-Pair-Kabel/Abschirmung)

Verwenden Sie zur Erfüllung der angegebenen EMVLeistung des Frequenzumrichters abgeschirmte Kabel/ Adern. Bei der Verwendung ungeschirmter Kabel wird

Sie können Überspannungssteuerung (OVC) als eine alternative Bremsfunktion in Parameter 2-17 Überspan- nungssteuerung wählen. Bei einem Anstieg der Zwischenkreisspannung ist diese Funktion für alle Geräte aktiv. Sie stellt sicher, dass eine Abschaltung verhindert werden kann. Dies erfolgt durch Anheben der Ausgangsfrequenz zur Begrenzung der Zwischenkreisspannung. Dies ist eine sehr nützliche Funktion, wenn z. B. die Rampe-Ab Zeit zu kurz eingestellt wurde, da hierdurch ein Abschalten des Frequenzumrichters vermieden wird. In dieser Situation wird die Rampe-Ab-Zeit verlängert.

3.4.15

Energieeffizienz

Wirkungsgrad des Frequenzumrichters

Die Last am Frequenzumrichter hat kaum Auswirkung auf seinen Wirkungsgrad.

Das heißt auch, dass sich der Wirkungsgrad des Frequenzumrichters nicht ändert, wenn Sie eine andere U/fKennlinie wählen. Dennoch haben die U/f-Kennlinien einen Einfluss auf den Wirkungsgrad des Motors.

Page 66

1.0

0.99

0.98

0.97

0.96

0.95

0.93

0.92 0% 50% 100% 200%

0.94

Relative Eciency

130BB252.11

1.01

150%

% Speed

100% load 75% load 50% load 25% load

Systemintegration

VLT® AQUA Drive FC 202

Der Wirkungsgrad nimmt leicht ab, wenn die Taktfrequenz auf einen Wert von über 5 kHz eingestellt ist. Der Wirkungsgrad nimmt auch leicht ab, wenn das Motorkabel länger als 30 m ist.

Berechnung des Wirkungsgrads

Berechnen Sie den Wirkungsgrad des Frequenzumrichters

bei unterschiedlichen Lasten auf Grundlage von Abbildung 3.19. Multiplizieren Sie den Faktor in dieser Abbildung mit dem spezifischen Wirkungsgradfaktor, der in Kapitel 7.1 Elektrische Daten zu finden ist.

Abbildung 3.19 Typische Wirkungsgradkurven

Beispiel: Nehmen wir als Beispiel einen Frequenzumrichter mit 55 kW und 380–480 V AC bei 25 % Last bei 50 % Drehzahl. Das Diagramm zeigt 0,97 an. Die Nenn-Effizienz für einen 55-kW-Frequenzumrichter beträgt 0,98. Der tatsächliche Wirkungsgrad ist gleich: 0,97 x 0,98=0,95.

Motorwirkungsgrade

Der Wirkungsgrad eines an den Frequenzumrichter angeschlossenen Motors hängt von der Magnetisierungsstufe ab. Der Motorwirkungsgrad ist außerdem vom Motortyp abhängig.

Im Nenndrehmomentbereich von 75–100 % ist

•

der Motorwirkungsgrad praktisch konstant, sowohl wenn dieser vom Frequenzumrichter geregelt als auch wenn er direkt am Netz betrieben wird.

Die U/f-Kennlinien haben nur einen minimalen

•

Einfluss auf den Wirkungsgrad. Allerdings ergeben sich beachtliche Effizienzvorteile bei Motoren mit mindestens 11 kW.

Die Taktfrequenz hat keinen Einfluss auf den

•

Wirkungsgrad von kleinen Motoren. Die Effizienz von Motoren ab 11 kW wird um 1 bis 2 % verbessert. Dies liegt daran, dass die Form der Sinuskurve des Motorstroms bei hoher Taktfrequenz fast perfekt ist.

Systemwirkungsgrad

Zur Berechnung des Systemwirkungsgrads multiplizieren Sie den Wirkungsgrad des Frequenzumrichters mit dem Motorwirkungsgrad.

Page 67

+ - + -

S202

Motor

Analogausgang

Relais 1

Relais 2

ON=abgeschlossen OFF=oen

50 (+10 V AUS)

53 (A EIN)

54 (A EIN)

55 (COM A EIN)

12 (+24 V AUS)

13 (+24 V AUS)

37 (D EIN)

18 (D EIN)

(COM D EIN)

(COM A AUS) 39

(A AUS) 42

(P RS-485) 68

(N RS-485) 69

(COM RS-485) 61

0/4-20 mA

240 V AC, 2 A

24 V (NPN)

0 V (PNP)

24 V (NPN)

19 (D EIN)

24 V (NPN)

0 V (PNP)

(D EIN/AUS)

0 V (PNP)

24 V (NPN)

(D EIN/AUS)

24 V (NPN)

0 V (PNP)

24 V (NPN)

33 (D EIN)

32 (D EIN)

: Chassis

: Masse

240 V AC, 2 A

400 V AC, 2 A

91 (L1) 92 (L2) 93 (L3)

88 (-) 89 (+)

10 V DC

15 mA 130/200 mA

(U) 96

(V) 97 (W) 98 (PE) 99

0 V

S801

RS-485

24 V DC

24 V

0 V

24 V

1 2

S201

ON=0/4-20 mA

OFF=0/-10 V DC -

+10 V DC

P 5-00

S801

(R+) 82

(R-) 81

130BD552.10

3-phasiger Eingangsstrom

Gleichspannungszwischenkreis

+10 V DC

0/-10 V DC+10 V DC 0/4-20 mA

Schaltnetzteil

Bremswiderstand

RS-485-

Schnitt-

stelle

Systemintegration

Projektierungshandbuch

3.5 Zusätzliche Ein- und Ausgänge

3.5.1 Anschlussplan

Bei Verkabelung und korrekter Programmierung liefern die Steuerklemmen Folgendes bzw. stellen Folgendes bereit:

Istwert, Sollwert und weitere Eingangssignale an den Frequenzumrichter

•

Ausgang für Status und Fehlerbedingungen des Frequenzumrichters

•

Relais für den Betrieb von Zusatzeinrichtungen

•

Serielle Kommunikationsschnittstelle

•

24-V-Bezugspotenzial

•

Die Steuerklemmen sind für verschiedene Funktionen programmierbar, indem Sie die Parameteroptionen bis zur Bedieneinheit (LCP) an der Vorderseite des Geräts oder an externen Quellen auswählen. Die meisten Steuerkabel stellt der Kunde bereit, es sei denn, diese wurden in der Werksbestellung angegeben.

3 3

Abbildung 3.20 Anschlussplan des Grundgeräts

A=Analog, D=Digital *Klemme 37 (optional) wird für die Funktion Safe Torque Off verwendet. Installationshinweise finden Sie im VLT® -Produk-

thandbuch zur Funktion Safe Torque Off.

**Schließen Sie die Abschirmung nicht an.

Page 68

Systemintegration

VLT® AQUA Drive FC 202

3.5.2 Relaisanschlüsse

Relais

1 1 Bezugspotential

2 4 Bezugspotential

1 01-02 Schließer (normal offen)

2 04-05 Schließer (normal offen)

Abbildung 3.21 Relaisausgänge 1 und 2, Maximale Spannungswerte

Klemme

2 normal offen

3 normal geschlossen

5 normal geschlossen

6 normal geschlossen

01-03 Öffner (normal geschlossen)

04-06 Öffner (normal geschlossen)

Beschreibung

, maximal 240 V

maximal 240 V

1) Um mehr Relaisausgänge hinzuzufügen, installieren Sie das VLT® Relais-Optionsmodul MCB 105 oder das VLT®-RelaisOptionsmodul MCB 113.

Weitere Informationen über Relais finden Sie unter

Kapitel 7 Technische Daten und Kapitel 8.3 Relaisklemmenzeichnungen.

Weitere Informationen über Relaisoptionen finden Sie unter Kapitel 3.7 Optionen und Zubehör.

Page 69

130BD529.12

L1 L2 L3

Systemintegration

Projektierungshandbuch

3.5.3 EMV-gerechter elektrischer Anschluss

3 3

1 Übergeordnete Steuerung (SPS) 7 Motor, 3-Phasen und PE-Leiter (abgeschirmt) 2 Frequenz- umrichter 8 Netz, 3-Phasen und verstärkter PE-Leiter (nicht abgeschirmt) 3 Ausgangsschütz 9 Steuerkabel (abgeschirmt) 4 Kabelschelle 10 5 Kabelisolierung (abisoliert) 6 Kabelverschraubung

Potentialausgleich min. 16 mm Abstand zwischen Steuerkabel, Motorkabel und Netzkabel: Mindestens 200 mm

Abbildung 3.22 EMV-konformer elektrischer Anschluss

Page 70

130BD389.11

B3 B3

130BA419.10

Systemintegration

VLT® AQUA Drive FC 202

Weitere Informationen zu EMV finden Sie unter

Kapitel 2.5.18 EMV-Konformität und Kapitel 3.2 EMV, Schutz vor Oberschwingungen und Erdableitstrom.

HINWEIS

EMV-STÖRUNGEN

Verwenden Sie für Motor- und Steuerleitungen abgeschirmte Kabel und verlegen Sie die Kabel für Netzversorgung, Motor- und Steuerleitungen getrennt. Die Nichtbeachtung dieser Vorgabe kann zu nicht vorgesehenem Verhalten oder reduzierter Leistung der Anlage führen. Ein Mindestabstand von 200 mm zwischen Leistungs-, Motor- und Steuerkabeln ist erforderlich.

Horizontaler Abstand, IP21-Gehäuseabdeckung

Wenn Sie die IP21-Gehäuseabdeckungen bei den Baugrößen A1, A2 oder A3 verwenden, müssen Sie zwischen den Frequenzumrichtern einen Abstand von mindestens 50 mm einhalten.

Vertikaler Abstand

Halten Sie für optimale Kühlbedingungen über und unter dem Frequenzumrichter einen Abstand für eine ausreichende Luftzirkulation ein. Siehe Abbildung 3.24.

3.6 Planung

3.6.1 Abstand

Für alle Baugrößen ist eine Seite-an-Seite-Installation geeignet, außer wenn eine Gehäuseabdeckung der Schutzart IP21/IP4X/TYP 1 verwendet wird (siehe Kapitel 3.7 Optionen und Zubehör).

Horizontaler Abstand, IP20

Die Baugrößen A und B der Schutzart IP20 können Sie Seite an Seite ohne Abstand aufstellen. Achten Sie jedoch auf die richtige Aufstellungsreihenfolge. Abbildung 3.23 zeigt, wie die korrekte Aufstellung durchgeführt wird.

Abbildung 3.23 Korrekte Seite-an-Seite-Installation ohne Abstand

Baugröße

a [mm] 100 200 225 b [mm] 100 200 225

Abbildung 3.24 Vertikaler Abstand

Wandmontage

3.6.2

Bei der Installation an einer flachen Wand ist keine Rückwand erforderlich.

Bei der Installation an einer unebenen Wand müssen Sie eine Rückwand verwenden, um ausreichend Kühlluft über dem Kühlkörper sicherzustellen. Verwenden Sie die Rückwand nur bei den Bauformen A4, A5, B1, B2, C1 und C2.

A1*/A2/A3/A4/

A5/B1

B2/B3/B4/

C1/C3

C2/C4

Page 71

130BA219.11

130BA392.11

Systemintegration

1 Rückwand

Abbildung 3.25 Montage mit Rückwand

Bei Frequenzumrichtern mit Schutzart IP66 müssen Sie zum Schutz der Epoxidbeschichtung eine Unterlegscheibe aus Faserstoff oder Nylon verwenden.

1 Rückwand 2 Frequenzumrichter mit IP66-Gehäuse 3 Rückwand 4 Unterlegscheibe aus Faserstoff

Abbildung 3.26 Installation mit Rückwand für die Schutzart IP66

Projektierungshandbuch

3.7

Optionen und Zubehör

Optionen

Die Bestellnummern finden Sie unter Kapitel 6 Typencode und Auswahl

Netzabschirmung

Die Lexan®-Abschirmung wird vor die Leistungs-

•

klemme und die Netzanschlussplatte montiert, um bei geöffneter Gehäuseklappe vor unbeabsichtigten Berührungen zu schützen.

Heizgeräte mit Thermostat: Heizgeräte werden im

•

Inneren des Schaltschranks bei Baugröße F montiert und von automatischen Thermostaten geregelt. Sie verhindern die Kondensatbildung im Schaltschrank. Gemäß Werkseinstellungen, schaltet der Thermostat die Heizgeräte bei 10 °C (50 °F) einschaltet und bei 15,6 °C (60 °F) aus.

EMV-Filter

Frequenzumrichter sind standardmäßig mit EMV-

•

Filtern der Klasse A2 ausgestattet. Wenn weiterführende EMV-Schutzmaßnahmen erforderlich sind, verwenden Sie die optionalen EMV-Filter der Klasse A1, die für eine Unterdrückung von Funkstörungen und elektromagnetischer Strahlung gemäß EN 55011 sorgen.

Fehlerstromschutzschalter

Arbeitet nach dem Summenstromprinzip, um die Erdschlussströme in geerdeten und hochohmig geerdeten Systemen (TN- und TT-Systeme in der IEC-Terminologie) zu überwachen. Es gibt einen Vorwarn- (50 % des Hauptalarm-Sollwertes) und einen Hauptalarm-Sollwert. Jedem Sollwert ist ein einpoliges Alarmrelais zum externen Gebrauch zugeordnet, der einen externen AufsteckStromwandler erfordert (vom Kunden bereitgestellt und installiert).

In den Kreis „Safe Torque Off“ des Frequenzum-

•

richters integriert IEC 60755 Gerät vom Typ B überwacht gepulste

•

DC und reine DC-Erdschlussströme LED-Balkenanzeige des Erdschlussstrompegels

•

von 10–100 % des Sollwerts Fehlerspeicher

•

TEST/RESET-Taste

•

3 3

Zugriff

3.6.3

Um vor der Montage den Zugriff auf die Kabel besser planen zu können, beachten Sie die Zeichnungen in

Kapitel 8.1 Netzanschlusszeichnungen (3-phasig) und Kapitel 8.2 Motoranschlusszeichnungen.

Page 72

Systemintegration

VLT® AQUA Drive FC 202

Isolationswiderstandsüberwachung (IRM)

Überwacht den Isolationswiderstand zwischen den Phasenleitern und der Masse in nicht geerdeten Systemen (ITSysteme in der IEC-Terminologie). Für das Isolationsniveau steht ein ohmscher Vorwarn- und ein Hauptalarm-Sollwert

zur Verfügung. Jedem Sollwert ist ein einpoliges Alarmrelais zum externen Gebrauch zugeordnet. Bemerkung: Sie können an jedes nicht geerdete System (ITNetz) kann nur eine Isolationswiderstandswachung anschließen.

In den Kreis „Sicherer Stopp“ des Frequenzum-

•

richters integriert LCD-Display des Isolationswiderstands

•

Fehlerspeicher

•

INFO-, TEST- und RESET-Tasten

•

Bremschopper (IGBTs)

Bei Bremsklemmen mit IGBT-Bremschopperkreis

•

ist der Anschluss externer Bremswiderstände möglich. Weitere Informationen zu Bremswiderständen finden Sie in Kapitel 3.4.12 Berechnung des Bremswiderstands und .

Anschlussklemmen der Rückspeiseeinheit

An diesen Klemmen können Rückspeiseeinheiten

•

an den DC-Bus auf der Kondensatorbatterieseite der DC-Zwischenkreisdrosseln angeschlossen werden, um eine generatorische Bremsung zu ermöglichen. Die Anschlussklemmen der Rückspeiseeinheit von Baugröße F sind auf ca. 50 % der Nennleistung des Frequenzumrichters ausgelegt. Um Informationen zu den Grenzwerten zur Rückspeisung von Energie zu erhalten, die auf Größe und Spannung des jeweiligen Frequenzumrichters basieren, wenden Sie sich an den Hersteller.

Anschlussklemmen zur Zwischenkreiskopplung

Diese Klemmen sind mit dem DC-Bus auf der

•

Gleichrichterseite der Zwischenkreisdrossel verbunden. Somit kann der DC-Bus für mehrere Frequenzumrichter gemeinsam genutzt werden. Die Zwischenkreiskopplungsklemmen von Baugröße F sind auf ca. 1/3 der Nennleistung des Frequenzumrichters ausgelegt. Um Informationen zu den Grenzwerten der Zwischenkreiskopplung zu erhalten, die auf Größe und Spannung des jeweiligen Frequenzumrichters basieren, wenden Sie sich an den Hersteller.

Sicherungen

Halbleitersicherungen werden als Schutz des

•

Frequenzumrichters vor Überströmen empfohlen. Sicherungen dienen zur Begrenzung von Schäden am Frequenzumrichter und reduzieren die Wartungszeit bei einem Ausfall auf ein Minimum. Sicherungen sind erforderlich, um die Zulassung für Schiffsanwendungen zu erfüllen.

Trennschalter

Durch einen an der Tür montierten Griff ist die

•

manuelle Bedienung eines Leistungstrennschalters möglich. Somit können Sie die Stromzufuhr zum Frequenzumrichter aktivieren und deaktivieren, wodurch während der Wartung eine verbesserte Sicherheit sichergestellt wird. Der Trennschalter ist mit den Gehäuseklappen verriegelt, damit diese nicht bei noch aktivierter Stromversorgung geöffnet werden.

Hauptschalter

Einen Hauptschalter können Sie manuell oder per

•

Fernsteuerung auslösen, müssen Sie jedoch manuell wieder zurücksetzen. Hauptschalter sind mit den Gehäuseklappen verriegelt, damit diese nicht bei noch aktivierter Stromversorgung geöffnet werden. Bei Bestellung eines optionalen Hauptschalters sind im Lieferumfang auch Halbleitersicherungen enthalten, die zum Schutz des Frequenzumrichters vor Überströmen dienen.

Schütze

Ein elektrisch gesteuerter Schütz ermöglicht die

•

ferngesteuerte Aktivierung und Deaktivierung der Stromversorgung des Frequenzumrichters. Bei Bestellung des optionalen IEC-Not-Aus überwacht das Pilz-Sicherheitsrelais einen Hilfskontakt am Schütz.

Manuelle Motorstarter

Liefert dreiphasigen Strom für elektrische Kühlgebläse, die häufig für größere Motoren benötigt werden. Der Strom für die Starter wird lastseitig sowie auf der Eingangsseite des optionalen EMV-Filters der Klasse 1 durch ein mit Strom versorgtes Schütz, einen Hauptschalter oder einen Trennschalter bereitgestellt. Vor jedem Motorstarter befindet sich eine Sicherung, und die Stromversorgung wird abgeschaltet, wenn die Stromversorgung des Frequenzumrichters unterbrochen wird. Sie können bis zu zwei Starter einsetzen (nur einer, wenn Sie eine abgesicherte Schaltung mit 30 A bestellen). Diese sind in den Kreis „Safe Torque Off“ des Frequenzumrichters integriert.

Zu den Gerätefunktionen zählen:

Betriebsschalter (ein/aus)

•

Kurzschluss- und Überlastschutz mit Testfunktion

•

Manuelle Quittierfunktion

•

Durch Sicherung geschützte 30-A-Klemmen

Dreiphasiger Strom, der mit der eingehenden

•

Netzspannung übereinstimmt, um kundenseitige Nebengeräte zu versorgen

Nicht verfügbar, wenn Sie zwei manuelle

•

Motorstarter ausgewählt haben Die Klemmen sind ausgeschaltet, wenn die

•

Stromversorgung des Frequenzumrichters unterbrochen ist

Page 73

Systemintegration

Projektierungshandbuch

Der Strom für die durch Sicherung geschützten

•

Klemmen wird lastseitig und auf der Eingangsseite des optionalen EMV-Filters der Klasse 1 durch ein mit Strom versorgtes Schütz, einen Hauptschalter oder einen Trennschalter geliefert.

DC-24-V-Netzteil

5 A, 120 W, 24 V DC

•

Gegen Überstrom am Ausgang, Überlast,

•

Kurzschlüsse und Übertemperatur geschützt. Für die Versorgung von kundenseitig bereitge-

•

stellten Zusatzgeräten wie Fühler, SPS-I/O, Schütze, Temperaturfühler, Anzeigeleuchten und/ oder anderer elektronischer Hardware

Zu den Diagnosewerkzeugen zählen ein potenz-

•

ialfreier DC-OK-Kontakt, eine grüne DC-OK-LED und eine rote Überlast-LED

Externe Temperaturüberwachung

Zur Überwachung der Temperatur von externen

•

Systemkomponenten, wie etwa Motorwicklungen und/oder -lager. Beinhaltet acht universelle Eingangsmodule sowie zwei spezielle ThermistorEingangsmodule Sie können alle zehn Module in den „Safe Torque off“-Kreis des Frequenzumrichters integrieren und können sie über ein Feldbus-Netzwerk überwachen (erfordert den Kauf eines separaten Modul-/Bus-Kopplers). Bestellen Sie die Bremsoption „Safe Torque off“ und wählen Sie damit die externe Temperaturüberwachung aus.

Serielle Kommunikation

PROFIBUS DP V1 MCA 101

PROFIBUS DP V1 bietet Ihnen umfassende

•

Kompatibilität, hohe Verfügbarkeit, Unterstützung für alle führenden SPS-Anbieter und Kompatibilität mit künftigen Ausführungen.

Schnelle, effiziente Kommunikation, transparente

•

Installation, erweiterte Diagnose und Parametrisierung und Autokonfiguration von Prozessdaten per GSD-Datei

Azyklische Parametrisierung mittels PROFIBUS DP

•

V1, PROFIdrive oder Danfoss FC-Profil, PROFIBUS DP V1, Master-Klasse 1 und 2, Bestellnummer 130B1100 Standard – 130B1200 Verstärkte Beschichtung (Klasse G3/ISA S71.04-1985).

DeviceNet MCA 104

Dieses moderne Kommunikationsmodell bietet

•

die wichtigsten Funktionen, mit denen Anwender effizient bestimmen können, welche Informationen zu welchem Zeitpunkt benötigt werden

Vorteile ergeben sich aus den strengen ODVA-

•

Konformitätsprüfungsrichtlinien, die die Interoperabilität der Produkte gewährleisten.

Bestellnummer 130B1102 Standard, 130B1202 Verstärkte Beschichtung (Klasse G3/ISA S71.04-1985).

PROFINET SRT MCA 120

Die PROFINET-Option ermöglicht Anschluss an auf PROFINET basierende Netzwerke über das PROFINETProtokoll. Die Option kann eine einzelne Verbindung mit einer API (Actual Packet Intervall) von 1 ms in beiden Richtungen bedienen.

Integrierter Web-Server zur Ferndiagnose und

•

zum Auslesen grundlegender Parameter des Frequenzumrichters

Ein E-Mail-Benachrichtigungs-Service kann

•

eingerichtet werden, der beim Eintreten oder Quittieren von bestimmten Warn- oder Alarmmeldungen Mitteilungen an einen oder mehrere Adressaten versendet

TCP/IP für einfachen Zugriff auf Frequenzum-

•

richter-Konfigurationsdaten über MCT 10 Konfigurationssoftware.

Hochladen und Herunterladen der FTP (File

•

Transfer Protocol)-Datei Unterstützung des DCP (Discovery and Configu-

•

ration Protocol)

EtherNet IP MCA 121

Ethernet ist der künftige Kommunikationsstandard in der Werkhalle. Die EtherNet/-Option basiert auf der neuesten verfügbaren Technologie für die industrielle Nutzung und ist auch für anspruchsvollste Anforderungen geeignet. EtherNet/IP erweitert das kommerziell konfektionierte EtherNet zum Common Industrial Protocol (CIP™) – dasselbe Upper-Layer-Protokoll und Objektmodell, das auch bei DeviceNet zum Einsatz kommt. Der MCA 121 bietet folgende erweiterte Funktionen:

Integrierter Hochleistungsschalter für Leitungsto-

•

pologie, ohne dass externe Schalter erforderlich sind

Erweiterte Schalt- und Diagnosefunktionen

•

Integrierter Web-Server

•

E-Mail-Client für Service-Mails

•

Modbus TCP MCA 122

Die Modbus-Option ermöglicht den Anschluss an auf Modbus TCP basierende Netzwerke, beispielsweise auf das Groupe Schneider SPS- System, über das Modbus TCPProtokoll. Die Option kann eine einzelne Verbindung mit einer API (Actual Packet Intervall) von 5 ms in beiden Richtungen bedienen.

3 3

Page 74

Systemintegration

VLT® AQUA Drive FC 202

Integrierter Web-Server für Ferndiagnose und

•

Auslesen grundlegender Parameter des Frequenzumrichters

Ein E-Mail-Benachrichtigungs-Service kann

•

eingerichtet werden, der beim Eintreten oder

Weitere Optionen

Universal-E/A MCB 101

Die E/A-Option erweitert die Anzahl der frei programmierbaren Steuerein- und -ausgänge um folgende Schnittstellen:

Relaisoption MCB 105

Erweitert den Umrichter um drei zusätzliche Relaisausgänge

Analog-E/A-Option MCB 109

Diese Analog-E/A-Option wird problemlos am Frequenzumrichter angebracht. Somit profitieren Sie von einer erweiterten Leistung und Steuerung durch zusätzliche Eingänge/Ausgänge. Durch diese Option wird der Frequenzumrichter zusätzlich mit einer externen Batterie

Quittieren von bestimmten Warn- oder Alarmmeldungen Mitteilungen an einen oder mehrere Adressaten versendet

Zwei Ethernet-Schnittstellen mit integriertem

•

Schalter Hochladen und Herunterladen der FTP (File

•

Transfer Protocol)-Datei Automatische IP-Adressenkonfiguration über

•

Protokoll

3 Digitaleingänge 0-24 V: Logik 0 < 5 V; Logik 1 >

•

10 V; 2 Analogeingänge 0-10 V: Auflösung 10 Bit plus

•

Vorzeichen 2 Digitalausgänge NPN/PNP umschaltbar

•

1 Analogausgang 0/4-20 mA

•

Federzugklemmen

•

Separate Parametereinstellungen, Bestellnummer

•

130B1125 Standard – 130B1212 Verstärkte Beschichtung (Klass G3/ISA S71.04-1985)

Maximaler Belastungsstrom der Klemme: AC-1

•

Ohmsche Last: 240 V AC 2 A AC-15 Induktive Last @cos ф 0,4: 240 V AC 0,2 A DC-1

•

Ohmsche Last: 24 V DC 1 A DC-13

•

Induktive Last: @cos ф 0,4: 24 V DC 0,1 A

•

Minimaler Belastungsstrom der Klemme: DC 5 V:

•

10 mA Maximale Taktfrequenz bei Nennlast/min. Last: 6

•

min-1/20 s-1 Bestellnummer 130B1110 Standard – 130B1210

•

Verstärkte Beschichtung (Klasse G3/ISA S71.04-1985)

ausgestattet, die für die in den Frequenzumrichter integrierte Uhr genutzt wird. Hierdurch ist ein stabiler Betrieb aller Uhrfunktionen des Frequenzumrichters wie z. B. Zeitablaufsteuerungen möglich.

3 Analogeingänge, jeweils für Spannungs- und

•

Temperatureingänge konfigurierbar Anschluss von 0-10-V-Analogsignalen sowie von

•

PT1000- und NI1000-Temperatureingängen 3 Analogausgänge, jeweils als 0-10-V-Ausgänge

•

konfigurierbar Enthält eine Pufferbatterie für die Standard-

•

Uhrfunktion im Frequenzumrichter. Die Pufferbatterie hält je nach Umgebung in der Regel ca. 10 Jahre. Bestellnummer 130B1143 Standard – 130B1243 Verstärkte Beschichtung (Class G3/ISA S71.04-1985).

PTC-Thermistorkarte MCB 112

Mit der MCB 112 PTC-Thermistorkarte können Sie sämtliche Danfoss Frequenzumrichter mit STO zur Überwachung von Motoren in einer explosionsgefährdeten Umgebung einsetzen MCB 112 bietet eine überlegene Leistung im Vergleich zur integrierten ETR-Funktion und zur Thermistorklemme.

Schützt den Motor vor Überhitzung

•

Nach ATEX für eine Verwendung mit Ex d- und Ex

•

e-Motoren zugelassen Nutzen Sie die „Safe Torque Off“-Funktion des

•

Danfoss-Frequenzumrichters, um den Motor im Fall einer Überhitzung abzuschalten.

Für den Einsatz zum Motorschutz in den Zonen 1,

•

2, 21 und 22 zertifiziert Bis SIL2 zertifiziert

•

Sensoreingangskarte MCB 114

Die Option schützt den Motor durch Überwachung der Lager- und Wicklungstemperaturen des Motors vor Überhitzung. Die Grenzwerte und die entsprechende Maßnahme sind einstellbar. Die jeweilige Sensortemperatur wird auf dem Display oder vom Feldbus angezeigt.

Schützt den Motor vor Überhitzung

•

Drei selbsterkennende Sensoreingänge für 2- oder

•

3-adrige PT100/PT1000-Sensoren Ein zusätzlicher Analogeingang 4-20 mA

•

Erweiterter Kaskadenregler MCO 101

Dieser wird problemlos montiert und dient als Erweiterung des integrierten Kaskadenreglers, sodass Sie mehr Pumpen betreiben können und über eine erweiterte Pumpenregelung im Master-/Follower-Modus verfügen.

Page 75

Systemintegration

Projektierungshandbuch

Bis zu sechs Pumpen in Standard-Kaskadenkonfi-

•

guration Bis zu sechs Pumpen in Master/Follower-Konfigu-

•

ration Technische Daten: Siehe MCB 105 Relaisoption

•

Erweiterte Relais-Optionskarte MCB 113

Die erweiterte Relais-Optionskarte MCB 113 steigert die Flexibilität des VLT® AQUA Drive mit zusätzlichen Ein-/

Ausgängen.

7 Digitaleingänge: 0-24 V

•

2 Analogausgänge: 0/4–20 mA

•

4 Lastrelais

•

Nennleistung der Lastrelais: 240 V AC/2 A (Ohm)

•

Erfüllt NAMUR-Empfehlungen

•

Galvanische Trennungsfähigkeit, Bestellnummer

•

130B1164 Standard – 130B1264 Verstärkte Beschichtung (Klasse G3/ISA S71.04-1985)

MCO 102 – erweiterter Kaskadenregler

Erweitert die Möglichkeiten des in die Frequenzumrichter integrierten Standard-Kaskadenreglers

Bietet acht zusätzliche Relais zum Zuschalten

•

weiterer Motoren Sorgt für eine genaue Steuerung von Durchfluss,

•

Druck und Pegel zur Effizienzoptimierung von Systemen, die mehrere Pumpen oder Gebläse nutzen.

Im Master/Follower-Modus werden alle Gebläse

•

bzw. Pumpen bei gleicher Drehzahl betrieben, wodurch der Energieverbrauch möglicherweise auf weniger als die Hälfte der Ventildrosselung oder einer herkömmlichen Ein- und Ausschaltung entlang der Leitung reduziert wird.

Durch einen Wechsel der Führungspumpe wird

•

sichergestellt, dass mehrere Pumpen oder Gebläse gleichmäßig verwendet werden.

24 V DC-Versorgungsoption MCB 107

Die Option wird zum Anschluss einer externen DCVersorgung verwendet, damit die Steuerkarte und alle installierten Optionen bei einem Netzstromausfall weiter versorgt werden.

Eingangsspannungsbereich: 24 V DC +/- 15 %

•

(max. 37 V in 10 s). Maximaler Eingangsstrom: 2,2 A.

•

Maximale Kabellänge: 75 m

•

Eingangskapazitätslast: <10 uF

•

Einschaltverzögerung: < 0,6 s

•

Die Option können Sie problemlos in Frequen-

•

zumrichtern in vorhandenen Maschinen installieren

Erhält die Funktion von Steuerkarte und -

•

optionen bei Stromausfällen aufrecht Erhält die Funktion der Feldbusse bei Stromaus-

•

fällen aufrecht, Bestellnummer 130B1108 Standard – 130B1208 Verstärke Beschichtung (Klasse G3/ISA S71.04-1985)

3.7.1 Kommunikationsoptionen

VLT® PROFIBUS DP V1 MCA 101

•

VLT® DeviceNet MCA 104

•

VLT® PROFINET MCA 120

•

VLT® EtherNet/IP MCA 121

•

VLT® Modbus TCP MCA 122

•

Weitere Informationen finden Sie in Kapitel 7 Technische Daten.

Eingang/Ausgang, Istwert- und

3.7.2 Sicherheitsoptionen

VLT® Universal-E/A-Modul MCB 101

•

VLT® Relaiskarte MCB 105

•

VLT® PTC-Thermistorkarte MCB 112

•

VLT® Erweiterte Relais-Option MCB 113

•

VLT® Sensoreingangsoption MCB 114

•

Weitere Informationen finden Sie in Kapitel 7 Technische Daten.

Option Kaskadenregelung

3.7.3

Durch die Kaskadenregleroptionen wird die Anzahl der verfügbaren Relais erweitert. Nach Installation einer Option können Sie die für den Betrieb des erweiterten Kaskadenreglers erforderlichen Parameter auf der Bedieneinheit abrufen.

MCO 101 und 102 sind Zusatzoptionen, welche die unterstützte Anzahl an Pumpen sowie die Funktionen des

im VLT® AQUA Drive integrierten Kaskadenreglers erweitern.

Für den VLT® AQUA Drive stehen folgende Optionen zur Kaskadenregelung zur Verfügung:

Einfacher integrierter Kaskadenregler (Standard-

•

Kaskadenregler) MCO 101 (erweiterter Kaskadenregler)

•

MCO 102 – (erweiterter Kaskadenregler)

•

3 3

Page 76

Systemintegration

VLT® AQUA Drive FC 202

Weitere Informationen finden Sie unter Kapitel 7 Technische Daten.

Der erweiterte Kaskadenregler kann in zwei verschiedenen Arten eingesetzt werden:

Mit MCO 101 können Sie insgesamt 5 Relais zur Kaskadenregelung verwenden. Mit MCO 102 können Sie insgesamt acht Pumpen steuern. Mithilfe der Optionen können Sie die Führungspumpe mit zwei Relais pro Pumpe wechseln.

Mit erweiterten Funktionen, die durch

•

Parametergruppe 27-** Cascade CTL Option gesteuert werden

Zur Erweiterung der Anzahl an verfügbaren Relais

•

für den einfachen Kaskadenregler, der durch Parameter gruppe 25-** gesteuert wird Kaskadenregler.

Master. Die an Follower-Frequenzumrichter angeschlossenen Pumpen werden als Pumpen mit variabler Drehzahl bezeichnet.

Über ein Schütz oder einen Softstarter an das Netz angeschlossene Pumpen arbeiten als Pumpen mit konstanter Drehzahl.

Jede Pumpe, ob mit variabler oder konstanter Drehzahl, wird durch ein Relais im Master gesteuert.

Die Kaskadenregleroptionen können eine Kombination aus Pumpen mit variabler und konstanter Drehzahl regeln.

HINWEIS

Wenn MCO 102 installiert ist, kann mithilfe der Relaisoption MCB 105 die Anzahl der Relais auf 13 erweitert werden.

Anwendung

Die Kaskadenregelung ist ein gängiges Steuerungssystem zur energieeffizienten Regelung von parallel angeordneten Pumpen oder Lüftern.

Mit der Kaskadenregleroption können Sie mehrere parallel konfigurierte Pumpen auf folgende Weise regeln:

Automatisches Ein-/Ausschalten einzelner Pumpen

•

Drehzahlregelung der Pumpen

•

Der erweiterte Kaskadenregler kann zwecks Regelung des gewünschten Durchflusses oder Drucks im System einzelne Pumpen nach Bedarf automatisch zu- und abschalten.

Außerdem regelt er die Drehzahl der an einen VLT® AQUA Drive angeschlossenen Pumpe, um so eine konstante Ausgangsleistung zu erzielen.

Verwendungszweck

Die Kaskadenregleroption wurde grundsätzlich für den Einsatz mit Pumpenanwendungen entwickelt. Die Kaskadenregler eignen sich jedoch für alle Anwendungen, die mehrere parallel konfigurierte Motoren erfordern.

Funktionsprinzip

Die Software für den Kaskadenregler läuft auf einem einzigen Frequenzumrichter mit Kaskadenregleroption. Er regelt einen Satz von Pumpen, die jeweils von einem Frequenzumrichter geregelt werden oder über ein Schütz oder einen Softstarter angeschlossen sind.

Bei zusätzlichen Frequenzumrichtern im System (FollowerFrequenzumrichter) ist keine Kaskadenregleroptionskarte erforderlich. Sie arbeiten im Modus „Regelung ohne Rückführung“ und erhalten ihren Drehzahlsollwert vom

Integriert

MCO 101

MCO 102

Abbildung 3.27 Anwendungsübersicht

1 VSP + 2 FSP Parametergruppe 25-** Kaskadenregler 1 VSP + 5 FSP Parametergruppe 25-** Kaskadenregler 1 VSP + 8 FSP Parametergruppe 25-** Kaskadenregler

Page 77

Systemintegration

Integriert -

1 bis 6 VSP + 1 bis 5 FSP

MCO 101

MCO 102

Abbildung 3.28 Anwendungsübersicht

(Max. 6 Pumpen) Parametergruppe 27-** Cascade CTL Option 1 bis 8 VSP + 1 bis 7 FSP (Max. 8 Pumpen) Parametergruppe 27-** Cascade CTL Option

Projektierungshandbuch

3.7.4

In Anwendungen mit motorischem Bremsen wird Energie im Motor erzeugt und an den Frequenzumrichter zurückgegeben. Ist diese Energierückspeisung an den Motor nicht möglich, erhöht sich die Spannung im Zwischenkreis des Frequenzumrichters. In Anwendungen mit häufigem Bremsen oder hoher Trägheitsmasse kann diese Erhöhung zur Abschaltung des Frequenzumrichters aufgrund von Überspannung führen. Bremswiderstände dienen zur Ableitung der bei generatorischer Bremsung erzeugten Energie. Die Auswahl des Bremswiderstands erfolgt anhand seines ohmschen Widerstands, seines Leistungsverlusts und seiner Größe. Danfoss bietet eine große Auswahl an unterschiedlichen Bremswiderständen, die speziell auf Danfoss Frequenzumrichter abgestimmt sind. Informationen zur Dimensionierung der Bremswiderstände finden Sie im Abschnitt Kapitel 3.4.12 Berechnung des Bremswi-

derstands. Bestellnummern finden Sie unter Kapitel 6.2 Optionen, Zubehör und Ersatzteile.

3.7.5

Wenn ein Motor durch einen Frequenzumrichter gesteuert wird, sind aus dem Motor Resonanzgeräusche zu hören. Die Geräusche, die durch die Konstruktionsweise des Motors verursacht werden, treten immer dann auf, wenn einer der Wechselrichterschalter des Frequenzumrichters aktiviert wird. Die Frequenz der Resonanzgeräusche entspricht somit der Schaltfrequenz des Frequenzumrichters.

Bremswiderstände

3 3

Sinusfilter

Integriert

MCO 101

MCO 102

Abbildung 3.29 Anwendungsübersicht

VSP = Pumpe mit variabler Drehzahl (direkt an den Frequenzumrichter angeschlossen) FSP = Pumpe mit konstanter Drehzahl (der Motor kann über einen Schütz, Softstarter oder Stern-/Dreieckstarter angeschlossen werden)

6 VSP Parametergruppe 27-** Cascade CTL Option 8 VSP Parametergruppe 27-** Cascade CTL Option

Danfoss bietet einen Sinusfilter zur Dämpfung der akustischen Motorgeräusche an.

Das Filter verringert die Rampe-Auf Zeit der Spannung, die Spitzenlastspannung U Motor. Das heißt, dass Strom und Spannung beinahe sinusförmig werden. Folglich werden die akustischen Motorgeräusche auf ein Minimum reduziert.

Auch der Rippel-Strom in den Spulen des Sinusfilters verursacht Geräusche. Dieses Problem können Sie durch Einbau des Filters in einen Schaltschrank oder ein ähnliches Gehäuse beseitigen.

3.7.6

du/dt-Filter

Danfoss bietet dU/dt-Filter. Hierbei handelt es sich um Gegentakt-Tiefpassfilter, die Spannungsspitzen an den Motorklemmen verringern und die Spannungsanstiegsgeschwindigkeit bis auf ein Niveau senken, auf dem die Belastung der Motorwicklungsisolierung reduziert wird. Dies ist besonders bei kurzen Motorkabeln von Bedeutung.

und den Rippel-Strom ΔI zum

PEAK

Page 78

PE U V W

130BD839.10

Systemintegration

Im Vergleich zu Sinusfiltern (siehe Kapitel 3.7.5 Sinusfilter) haben die dU/dt-Filter eine Trennfrequenz über der Schaltfrequenz.

VLT® AQUA Drive FC 202

3.7.7 Gleichtaktfilter

Hochfrequenz-Gleichtaktkerne (HF-CM-Kerne) verringern elektromagnetische Störungen und eliminieren Lagerschäden durch elektrische Entladungen. Bei diesen handelt es sich um nanokristalline Magnetkerne, die im Vergleich zu normalen Ferritkernen höhere Filterleistungen aufweisen. Der HF-CM-Kern verhält sich wie eine Gleichstromdrossel zwischen Phasen und Erde.

Bei Installation um die drei Motorphasen (U, V, W) reduzieren die Gleichtaktfilter hochfrequente Gleichtaktströme. Als Ergebnis werden hochfrequente elektromagnetische Störungen vom Motorkabel verringert.

Die Anzahl der erforderlichen Kerne ist abhängig von der Länge des Motorkabels und von der Spannung des Frequenzumrichters. Jeder Satz besteht aus zwei Kernen. Um die Anzahl der erforderlichen Kerne bestimmen, ziehen Sie Tabelle 3.19 zu Rate.

Kabellänge [m] A und B C D

50 2 4 2 2 4 100 4 4 2 4 4 150 4 6 4 4 4 300 4 6 4 4 6

Baugröße

T2/T4 T7 T2/T4 T7 T7

Abbildung 3.30 HF-CM-Kern mit Motorphasen

Oberschwingungsfilter

3.7.8

Die Danfoss AHF 005 und AHF 010 sind erweiterte Oberschwingungsfilter (Advanced Harmonic Filter – AHF), die nicht mit herkömmlichen Oberschwingungsfiltern zu verwechseln sind. Die Danfoss Oberschwingungsfilter sind speziell an die Danfoss Frequenzumrichter angepasst.

Bei Anschluss der Danfoss Oberschwingungsfilter AHF 005 oder AHF 010 vor einem Danfoss Frequenzumrichter reduzieren diese die in das Netz zurückgespeiste GesamtOberschwingungsstromverzerrung auf 5 % bzw. 10 %.

Tabelle 3.19 Anzahl der Kerne

1) Wenn längere Kabel erforderlich sind, setzen Sie zusätzliche HFCM-Kerne ein.

Um die HF-CM-Kerne anzubringen, führen Sie die drei Motorphasenkabel (U, V, W) durch jeden einzelnen Kern (siehe Abbildung 3.30).

Gehäuseabdeckung IP21

3.7.9

IP20/IP4X (obere Abdeckung)/NEMA TYP 1 ist ein optionales, für IP20-Geräte verfügbares Gehäuseelement. Wenn die Gehäuseabdeckung verwendet wird, wird die IP20-Einheit aufgerüstet, auf die Schutzart IP21/4X (obere Abdeckung)/TYP 1 entsprechend.

Die obere IP4X-Gehäuseabdeckung kann bei allen IP20 FC 202-Standardvarianten verwendet werden.

Page 79

130BT323.10

130BT324.10

Systemintegration

Projektierungshandbuch

3 3

Abbildung 3.31 Baugröße A2

Abdeckplatte

A B Obere Blende C Sockelteil D Untere Abdeckung E Schraube(n)

Abbildung 3.32 Baugröße A3

Positionieren Sie die obere Abdeckung wie abgebildet. Bei Verwendung einer A- oder B-Option muss die obere Blende zum Verdecken des oberen Einlasses angebracht werden. Platzieren Sie den Sockelteil C an der Unterseite des Frequenzumrichters und verwenden Sie die Schellen aus dem Montagezubehör zum ordnungsgemäßen Befestigen der Kabel.

Öffnungen für Kabelverschraubungen:

Größe A2: 2x M25 und 3xM32

•

Größe A3: 3xM25 und 3xM32

•

Page 80

130BT620.12

130BT621.12

Systemintegration

VLT® AQUA Drive FC 202

Gehäusetyp

Höhe A

[mm]

Breite B

[mm]

Tiefe C

[mm]

A2 372 90 205 A3 372 130 205 B3 475 165 249 B4 670 255 246

C3 755 329 337 C4 950 391 337

Tabelle 3.20 Abmessungen

1) Wenn Option A/B verwendet wird, vergrößert sich die Tiefe (detaillierte Informationen finden Sie in Kapitel 7.8 Nennleistungen, Gewicht und Abmessungen)

Abbildung 3.34 Baugrößen B4, C3 und C4

Abdeckplatte

A B Obere Blende

Abbildung 3.33 Baugröße B3

C Sockelteil D Untere Abdeckung E Schraube(n) F Lüfterabdeckung G Obere Klammer

Tabelle 3.21 Legende zu Abbildung 3.33 und Abbildung 3.34

Page 81

130BA138.10

130BA200.10

Systemintegration Projektierungshandbuch

Wenn Optionsmodul A und/oder Optionsmodul B verwendet wird/werden, befestigen Sie die obere Blende (B) an der Abdeckplatte (A).

HINWEIS

Eine Seite-an-Seite-Aufstellung ist bei Verwendung des Gehäusesatzes IP21/IP4X/TYP 1 nicht möglich.

3.7.10 LCP-Einbausatz

Sie können die LCP Bedieneinheit durch Verwendung eines Fern-Einbausatzes in die Schaltschranktür integrieren. Sie dürfen die Befestigungsschrauben mit max. 1 Nm anziehen.

3 3

Das LCP hat die Schutzart IP66.

Gehäuse Vorderseite IP66

Maximale Kabellänge zwischen LCP und Gerät 3 m Standardmäßige Kommunikationsschnittstelle RS485

Tabelle 3.22 Technische Daten

Abbildung 3.36 LCP-Einbausatz mit numerischer LCP-Bedieneinheit, Befestigungselementen und Dichtung Bestellnummer 130B1114

Abbildung 3.37 Abmessungen des LCP-Einbausatzes

Abbildung 3.35 ein LCP-Einbausatz mit grafischer LCP-Bedieneinheit, Befestigungselementen, 3-m-Kabel und Dichtung Bestellnummer 130B1113

Page 82

130BA844.10

130BA845.10

Systemintegration

VLT® AQUA Drive FC 202

3.7.11 Befestigungskonsole für die Baugrößen A5, B1, B2, C1 und C2

Abbildung 3.38 Untere Halterung

Abbildung 3.39 Obere Halterung

Siehe Abmessungen in Tabelle 3.23.

Baugröße IP A [mm] B [mm] Bestellnummer

A5 55/66 480 495 130B1080 B1 21/55/66 535 550 130B1081 B2 21/55/66 705 720 130B1082 B3 21/55/66 730 745 130B1083 B4 21/55/66 820 835 130B1084

Tabelle 3.23 Einzelheiten zu den Befestigungskonsolen

Page 83

Systemintegration Projektierungshandbuch

3.8 Serielle Schnittstelle RS485

3.8.1 Übersicht

RS485 ist eine zweiadrige Busschnittstelle, die mit einer Multidrop-Netzwerktopologie kompatibel ist, d. h. Teilnehmer können als Bus oder über Abzweigleitungen mit einer gemeinsamen Stammleitung aus verbunden werden. Es können insgesamt 32 Teilnehmer (Knoten) an ein Netzwerksegment angeschlossen werden. Netzwerksegmente sind durch Busverstärker (Repeater) unterteilt, siehe Abbildung 3.40.

HINWEIS

Jeder Repeater fungiert in dem Segment, in dem er installiert ist, als Teilnehmer. Jeder mit einem Netzwerk verbundene Teilnehmer muss über alle Segmente hinweg eine einheitliche Teilnehmeradresse aufweisen.

Schließen Sie die Segmente an beiden Endpunkten ab – entweder mit Hilfe des Terminierungsschalters (S801) des Frequenzumrichters oder mit einem polarisierten Widerstandsnetzwerk. Verwenden Sie stets ein STP-Kabel (Screened Twisted Pair) für die Busverdrahtung, und beachten Sie die bewährten Installationsverfahren.

Eine Erdung der Abschirmung mit geringer Impedanz an allen Knoten ist wichtig, auch bei hohen Frequenzen. Schließen Sie daher die Abschirmung großflächig an Masse an, z. B. mit einer Kabelschelle oder einer leitfähigen Kabelverschraubung. Möglicherweise müssen Sie Potentialausgleichskabel verwenden, um im Netzwerk das gleiche Erdungspotential zu erhalten, vor allem bei Installationen mit langen Kabeln. Um eine nicht übereinstimmende Impedanz zu verhindern, müssen Sie im gesamten Netzwerk immer den gleichen Kabeltyp verwenden. Beim Anschluss eines Motors an den Frequenzumrichter ist immer ein abgeschirmtes Motorkabel zu verwenden.

Kabel Screened Twisted Pair (STP - verdrillte

Zweitdrahtleitung)

Impedanz [Ω]

Kabellänge [m]

Tabelle 3.24 Kabelspezifikationen

120 Maximal 1200 (einschließlich Abzweiglei-

tungen) Maximal 500 von Station zu Station

3 3

Abbildung 3.40 RS485-Busschnittstelle

Page 84

+24 V

D IN

COM

D IN

+10

A IN

COM

A OUT

COM

R1R2

61 68 69

RS-485

130BB685.10

130BA060.11

68 69 68 69 68 69

RS 485

RS 232 USB

130BB021.10

12 13 18 19 27 29 32

33 20 37

Remove jumper to enable Safe Stop

61 68 69 39 42 50 53 54 55

Systemintegration

VLT® AQUA Drive FC 202

Parameter

Funktion Einstellung

Parameter 8-30 F C-Protokoll FC-Profil* Parameter 8-31

Adresse

Parameter 8-32

9600* Baudrate * = Werkseinstellung

Hinweise/Anmerkungen:

Abbildung 3.41 Parallele Verdrahtung

Wählen Sie in den oben genannten Parametern Protokoll, Adresse und Baudrate. DIN 37 ist eine Option.

Zur Vermeidung von Potenzialausgleichsströmen über die Abschirmung führen Sie die Verkabelung gemäß Abbildung 3.20 durch.

Tabelle 3.25 RS485-Netzwerkverbindung

Netzwerkverbindung

3.8.2

Mittels der RS485-Standardschnittstelle können Sie einen oder mehrere Frequenzumrichter an einen Regler (oder Master) anschließen. Klemme 68 ist an das P-Signal (TX+, RX+) und Klemme 69 an das N-Signal (TX-, RX-) anzuschließen. Siehe Zeichnungen in Kapitel 3.5.1 Anschlussplan.

Sollen mehrere Frequenzumrichter an einen Master angeschlossen werden, verdrahten Sie die Schnittstellen parallel.

Abbildung 3.42 Steuerkartenklemmen

RS485-Busabschluss

3.8.3

Schließen Sie den RS485-Bus an beiden Endpunkten mit einem Widerstandsnetzwerk ab. Hierzu ist Schalter S801 auf der Steuerkarte auf „ON“ zu stellen.

Stellen Sie das Kommunikationsprotokoll auf Parameter 8-30 FC-Protokoll ein.

3.8.4

EMV-Schutzmaßnahmen

Die folgenden EMV-Schutzmaßnahmen werden empfohlen, um den störungsfreien Betrieb des RS485-Netzwerks zu erreichen.

Beachten Sie die einschlägigen nationalen und lokalen Vorschriften und Gesetze, beispielsweise im Hinblick auf

Page 85

Fieldbus cable

Min. 200 mm

90° crossing

Brake resistor

130BD507.11

Systemintegration

Projektierungshandbuch

die Schutzerdung. Halten Sie das RS485-Kommunikationskabel von Motor- und Bremswiderstandskabeln fern, um das Einkoppeln von Hochfrequenzstörungen von einem Kabel zum anderen zu vermeiden. Normalerweise genügt ein Abstand von 200 mm, aber halten Sie den größtmöglichen Abstand zwischen den Kabeln ein, insbesondere wenn diese über weite Strecken parallel laufen. Lässt sich das Kreuzen der Kabel nicht vermeiden, muss das RS485Kabel in einem Winkel von 90° über Motor- und Bremswiderstandskabel geführt werden.

Ein kurzes Format mit 8 Bytes für Prozessdaten.

•

Ein langes Format von 16 Bytes, das außerdem

•

einen Parameterkanal enthält. Ein Format für Text.

•

3.8.6 Netzwerkkonfiguration

Programmieren Sie die folgenden Parameter, um das FCProtokoll für den Frequenzumrichter zu aktivieren:

Parameternummer Einstellung

Parameter 8-30 FC-Protokoll FC Parameter 8-31 Adresse 1–126 Parameter 8-32 FC-Baudrate 2400–115200 Parameter 8-33 Parität/ Stoppbits

Tabelle 3.26 Parameter des FC-Protokolls

Aufbau der Telegrammblöcke für FC-

3.8.7

Gerade Parität, 1 Stoppbit (Werkseinstellung)

Protokoll

3.8.7.1 Inhalt eines Zeichens (Byte)

3 3

Abbildung 3.43 Kabelführung

Übersicht zum FC-Protokoll

3.8.5

Das FC-Protokoll, das auch als FC-Bus oder Standardbus bezeichnet wird, ist der Standardfeldbus von Danfoss. Es definiert ein Zugriffsverfahren nach dem Master-FollowerPrinzip für die Kommunikation über eine serielle Schnittstelle. Sie können maximal 126 Follower und ein Master an die Schnittstelle anschließen. Die einzelnen Follower werden vom Master über ein Adresszeichen im Telegramm angewählt. Nur wenn ein Follower ein fehlerfreies, an ihn adressiertes Telegramm empfangen hat, sendet er ein Antworttelegramm. Die direkte Nachrichtenübertragung unter Followern ist nicht möglich. Die Datenübertragung findet im Halbduplex-Betrieb statt. Die Master-Funktion kann nicht auf einen anderen Teilnehmer übertragen werden (Ein-Master-System).

Die physikalische Schicht ist RS485 und nutzt damit die im Frequenzumrichter integrierte RS485-Schnittstelle. Das FCProtokoll unterstützt unterschiedliche Telegrammformate:

Jedes übertragene Zeichen beginnt mit einem Startbit. Danach werden 8 Datenbits übertragen, was einem Byte entspricht. Jedes Zeichen wird über ein Paritätsbit abgesichert, das auf 1 gesetzt wird, wenn Parität gegeben ist. (d. h. eine gleiche Anzahl binärer Einsen in den 8 Datenbits und dem Paritätsbit zusammen). Ein Zeichen endet mit einem Stoppbit und besteht somit aus insgesamt 11 Bits.

Abbildung 3.44 Inhalt eines Zeichens

3.8.7.2 Telegrammaufbau

Jedes Telegramm ist folgendermaßen aufgebaut:

Startzeichen (STX) = 02 Hex

•

Ein Byte zur Angabe der Telegrammlänge (LGE)

•

Ein Byte zur Angabe der Adresse des Frequen-

•

zumrichters (ADR)

Danach folgen verschiedene Nutzdaten (variabel, abhängig vom Telegrammtyp).

Page 86

STX LGE ADR DATA BCC

195NA099.10

ADRLGESTX PCD1 PCD2 BCC

130BA269.10

Systemintegration

VLT® AQUA Drive FC 202

Das Telegramm schließt mit einem Datensteuerbyte (BCC).

Abbildung 3.45 Telegrammaufbau

3.8.7.3 Telegrammlänge (LGE)

Die Telegrammlänge ist die Anzahl der Datenbytes plus Adressbyte ADR und Datensteuerbyte BCC.

4 Datenbyte LGE = 4 + 1 + 1 = 6 Byte 12 Datenbyte LGE = 12 + 1 + 1 = 14 Byte Text enthaltene Telegramme

Tabelle 3.27 Länge des Telegramms

1) 10 steht für die festen Zeichen, während n variabel ist (je nach Textlänge).

3.8.7.4

Es wird mit 2 verschiedenen Adressformaten gearbeitet. Der Adressbereich des Frequenzumrichters beträgt entweder 1–31 oder 1–126.

Frequenzumrichteradresse (ADR)

101)+n Byte

Der Follower sendet das Adress-Byte im Antworttelegramm unverändert an den Master zurück.

3.8.7.5

Die Prüfsumme wird als XOR-Funktion berechnet. Bevor das erste Byte im Telegramm empfangen wird, lautet die berechnete Prüfsumme 0.

Adressformat 1-31

•

Bit 7 = 0 (Adressformat 1-31 aktiv)

Bit 6 wird nicht verwendet

Bit 5=1: Broadcast, Adressbits (0-4)

werden nicht verwendet Bit 5=0: Kein Broadcast

Bit 0-4 = Frequenzumrichteradresse 1-31

Adressformat 1-126

•

Bit 7 = 1 (Adressformat 1-126 aktiv)

Bit 0-6 = Frequenzumrichteradresse

1-126 Bit 0-6 = 0 Broadcast

Datensteuerbyte (BCC)

3.8.7.6

Die Struktur der Nutzdaten hängt vom Telegrammtyp ab. Es gibt drei Telegrammtypen, die sowohl für Steuertelegramme (Master⇒Follower) als auch Antworttelegramme (Follower⇒Master) gelten.

Die drei Telegrammarten sind:

Prozessblock (PCD)

Der PCD besteht aus einem Datenblock mit 4 Byte (2 Wörtern) und enthält:

Abbildung 3.46 Prozessblock

Parameterblock

Der Parameterblock dient zur Übertragung von Parametern zwischen Master und Follower. Der Datenblock besteht aus 12 Byte (6 Wörtern) und enthält auch den Prozessblock.

Das Datenfeld

Steuerwort und Sollwert (von Master zu Follower)

•

Zustandswort und aktuelle Ausgangsfrequenz (von Follower zu Master)

•

Abbildung 3.47 Parameterblock

Page 87

PKE IND

130BA270.10

ADRLGESTX PCD1 PCD2 BCCCh1 Ch2 Chn

Systemintegration

Projektierungshandbuch

Textblock

Der Textblock dient zum Lesen oder Schreiben von Texten über den Datenblock.

Abbildung 3.48 Textblock

3.8.7.7 Das PKE-Feld

Das PKE-Feld enthält 2 untergeordnete Felder:

Parameterbefehle und Antworten (AK)

•

Parameternummer (PNU)

•

Abbildung 3.49 PKE-Feld

Die Bits Nr. 12-15 übertragen Parameterbefehle vom Master zum Follower und senden bearbeitete FollowerAntworten an den Master zurück.

Bitanzahl Parameterbefehl

15 14 13 12 0 0 0 0 Kein Befehl 0 0 0 1 Parameterwert lesen 0 0 1 0 Parameterwert in RAM schreiben (Wort) 0 0 1 1 Parameterwert in RAM schreiben

(Doppelwort)

1 1 0 1 Parameterwert in RAM und EEprom

schreiben (Doppelwort)

1 1 1 0 Parameterwert in RAM und EEprom

schreiben (Wort)

1 1 1 1 Text lesen/schreiben

Tabelle 3.28 Parameterbefehle Master ⇒ Follower

Bitanzahl Antwort

15 14 13 12 0 0 0 0 Keine Antwort 0 0 0 1 Übertragener Parameterwert (Wort) 0 0 1 0 Übertragener Parameterwert

(Doppelwort) 0 1 1 1 Befehl kann nicht ausgeführt werden 1 1 1 1 Übertragener Text

Tabelle 3.29 Antwort Follower ⇒ Master

Kann der Befehl nicht ausgeführt werden, sendet der Follower die Antwort

0111 Befehl kann nicht ausgeführt werden

- und gibt eine Fehlermeldung (siehe Tabelle 3.30) im Parameterwert (PWE) aus:

PWE niedrig

(Hex)

11 Der Datenaustausch im definierten Parameter ist

82 Kein Buszugriff auf definierten Parameter 83 Datenänderungen sind nicht möglich, da die

Tabelle 3.30 Parameterwert Fehlermeldung

3.8.7.8

Fehlermeldung

0 Angewandte Parameternummer nicht vorhanden 1 Auf den definierten Parameter besteht kein

Schreibzugriff 2 Datenwert überschreitet die Parametergrenzen 3 Angewandtes Unterverzeichnis (Subindex) nicht

vorhanden 4 Parameter nicht vom Typ Array 5 Datentyp passt nicht zum definierten Parameter

im aktuellen Modus des Frequenzumrichters nicht

möglich. Bestimmte Parameter können nur

geändert werden, wenn der Motor ausgeschaltet

ist.

Werkseinstellung gewählt ist

Parameternummer (PNU)

Die Bits Nr. 0–11 dienen zur Übertragung der Parameternummer. Die Funktion des betreffenden Parameters ist der Parameterbeschreibung im Programmierhandbuch zu entnehmen.

3 3

Page 88

Systemintegration

VLT® AQUA Drive FC 202

3.8.7.9 Index (IND)

Der Index wird zusammen mit der Parameternummer zum Lesen/Schreiben von Zugriffsparametern mit einem Index verwendet, z. B. Parameter 15-30 Fehlerspeicher: Fehlercode. Der Index besteht aus 2 Bytes, einem Lowbyte und einem

Highbyte. Nur das Low Byte wird als Index verwendet.

3.8.7.10 Parameterwert (PWE)

Der Parameterwertblock besteht aus zwei Wörtern (4 Bytes); der Wert hängt vom definierten Befehl (AK) ab. Verlangt der Master einen Parameterwert, so enthält der PWE-Block keinen Wert. Um einen Parameterwert zu ändern (schreiben), wird der neue Wert in den PWE-Block geschrieben und vom Master zum Follower gesendet.

Antwortet der Follower auf eine Parameteranfrage (Lesebefehl), so wird der aktuelle Parameterwert im PWEBlock an den Master übertragen. Wenn ein Parameter keinen numerischen Wert enthält, sondern mehrere Datenoptionen, z. B. Parameter 0-01 Sprache [0] Englisch und [4] Dänisch, wählen Sie den Datenwert durch Eingabe des Werts in den PWE-Block. Über die serielle Kommunikationsschnittstelle können nur Parameter des Datentyps 9 (Textblock) gelesen werden.

Parameter 15-40 FC-Typ bis Parameter 15-53 Leistungsteil Seriennummer enthalten Datentyp 9.

Zum Beispiel kann in Parameter 15-40 FC-Typ die Leistungsgröße und Netzspannung gelesen werden. Wird eine Textfolge übertragen (gelesen), so ist die Telegrammlänge variabel, da die Texte unterschiedliche Längen haben. Die Telegrammlänge ist im zweiten Byte (LGE) des Telegramms definiert. Bei Textübertragung zeigt das Indexzeichen an, ob es sich um einen Lese- oder Schreibbefehl handelt.

Um einen Text über den PWE-Block lesen zu können, müssen Sie den Parameterbefehl (AK) auf F Hex einstellen. Das Highbyte des Indexzeichens muss 4 sein.

Einige Parameter enthalten Text, der über die serielle Schnittstelle geschrieben werden kann. Um einen Text über den PWE-Block schreiben zu können, stellen Sie Parameterbefehl (AK) auf F Hex ein. Das Highbyte des Indexzeichens muss 5 sein.

3.8.7.11 Unterstützte Datentypen

„Ohne Vorzeichen“ bedeutet, dass das Telegramm kein Vorzeichen enthält.

Datentypen Beschreibung

3 Ganzzahl 16 Bit 4 Ganzzahl 32 Bit 5 Ohne Vorzeichen 8 Bit 6 Ohne Vorzeichen 16 Bit 7 Ohne Vorzeichen 32 Bit 9 Textblock 10 Bytestring 13 Zeitdifferenz 33 Reserviert 35 Bitsequenz

Tabelle 3.31 Unterstützte Datentypen

3.8.7.12

Die verschiedenen Attribute jedes Parameters sind in den Werkseinstellungen aufgeführt. Parameterwerte werden nur als ganze Zahlen übertragen. Aus diesem Grund werden Umrechnungsfaktoren zur Übertragung von Dezimalwerten verwendet.

Parameter 4-12 Min. Frequenz [Hz] hat einen Umrechnungsfaktor von 0,1. Soll die Mindestfrequenz auf 10 Hz eingestellt werden, übertragen Sie den Wert 100. Der Umrechnungsfaktor 0,1 bedeutet, dass der übertragene Wert mit 0,1 multipliziert wird. Der Wert 100 wird somit als 10,0 gelesen.

Beispiele: 0 s⇒Umrechnungsindex 0 0,00 s⇒Umrechnungsindex -2 0 ms⇒Umrechnungsindex -3 0,00 ms⇒Umrechnungsindex -5

3.8.7.13

Der Block mit Prozesswörtern wird in 2 Blöcke zu je 16 Bit unterteilt. Dies erfolgt stets in der definierten Reihenfolge.

PCD 1 PCD 2

Steuertelegramm (Steuerwort Master⇒Follower) Steuertelegramm (Zustandswort Follower⇒Master)

Umwandlung

Prozesswörter (PCD)

Sollwert

Aktuelle Ausgangsfrequenz

Tabelle 3.32 Prozesswörter (PCD)

Abbildung 3.50 Text über PWE-Block

Page 89

E19E H

PKE IND PWE

high

PWE

low

0000 H 0000 H 03E8 H

130BA092.10

119E H

PKE

IND

PWE

high

PWE

low

0000 H 0000 H 03E8 H

130BA093.10

1155 H

PKE IND PWE

high

PWE

low

0000 H 0000 H 0000 H

130BA094.10

Systemintegration

Projektierungshandbuch

3.8.8 FC-Protokoll – Beispiele

3.8.8.1 Schreiben eines Parameterwerts

Ändern Sie Parameter 4-14 Max Frequenz [Hz] zu 100 Hz. Schreiben Sie die Daten in EEPROM.

PKE = E19E Hex - Ein Wort schreiben in Parameter 4-14 Max Frequenz [Hz]. IND = 0000 Hex PWEHIGH=0000 Hex PWELOW = 03E8 Hex – Datenwert 1000, entsprechend 100 Hz, siehe Kapitel 3.8.7.12 Umwandlung.

Das Telegramm sieht wie folgt aus:

Abbildung 3.51 Schreiben von Daten in EEPROM

HINWEIS

Parameter 4-14 Max Frequenz [Hz] ist ein einzelnes Wort,

und der in EEPROM zu schreibende Parameter lautet E. Parameternummer 4-14 ist 19E in hexadezimaler Schreibweise.

Die Antwort des Follower an den Master lautet wie folgt:

Abbildung 3.54 Antwort vom Follower

3E8 Hex entspricht 1000 im Dezimalformat. Der Umwandlungsindex für Parameter 3-41 Rampenzeit Auf 1 ist -2, d. h. 0,01.

Parameter 3-41 Rampenzeit Auf 1 ist vom Typ Ohne Vorzeichen 32.

Modbus RTU-Protokoll

3.8.9

3.8.9.1 Voraussetzungen

Danfoss geht davon aus, dass der installierte Regler die in diesem Dokument aufgeführten Schnittstellen unterstützt und dass alle Anforderungen an den Regler und auch an den Frequenzumrichter sowie sämtliche entsprechenden Einschränkungen unbedingt erfüllt werden.

Das integrierte Modbus RTU-Protokoll (Remote Terminal Unit) ist für die Kommunikation mit sämtlichen Reglern ausgelegt, die die in diesem Dokument definierten Schnittstellen unterstützen. Voraussetzung ist, dass der Anwender vollständig über die Funktionen und Einschränkungen des Reglers informiert ist.

3 3

Abbildung 3.52 Antwort vom Follower

3.8.8.2 Lesen eines Parameterwertes

Lesen Sie den Wert in Parameter 3-41 Rampenzeit Auf 1. PKE = 1155 Hex - Parameterwert lesen in

Parameter 3-41 Rampenzeit Auf 1. IND = 0000 Hex PWEHIGH=0000 Hex PWELOW=0000 Hex

Abbildung 3.53 Parameterwert

Lautet der Wert in Parameter 3-41 Rampenzeit Auf 1 10 s, lautet die Antwort des Follower an den Master

3.8.9.2

Übersicht zu Modbus RTU

Ungeachtet der Art des physischen Kommunikationsnetzwerks wird in der Übersicht zum Modbus RTU der Vorgang beschrieben, den ein Regler beim Anfordern eines Zugriffs auf ein anderes Gerät verwendet. Dieser Vorgang umfasst auch die Art und Weise, wie die Modbus RTU auf Anforderungen von einem anderen Gerät antwortet und wie Fehler erkannt und gemeldet werden. Zudem etabliert er ein allgemeines Format für das Layout und die Inhalte der Meldungsfelder. Während der Kommunikation über ein Modbus RTUNetzwerk nimmt das Protokoll Folgendes vor:

Bestimmt, wie jeder Regler seine Geräteadresse

•

lernt. Erkennt eine an ihn adressierten Meldung.

•

Bestimmt die Art der auszuführenden Aktionen.

•

Auslesen von Daten oder anderen Informationen

•

aus der Meldung.

Wenn eine Antwort erforderlich ist, erstellt der Regler die Antwortmeldung und sendet diese. Regler kommunizieren mithilfe einer Master-FollowerTechnik, bei der nur der Master Transaktionen (so genannte Abfragen) einleiten kann. Die Follower antworten, indem

Page 90

Systemintegration

VLT® AQUA Drive FC 202

sie den Master mit den angeforderten Daten versorgen oder die in der Abfrage angeforderte Maßnahme ergreifen. Der Master kann einzelne Follower direkt ansprechen oder eine Broadcast-Meldung an alle Follower einleiten. Follower senden auf Anfragen, die direkt an sie gerichtet sind, eine Antwort. Bei Broadcast-Anfragen vom Master werden keine

Antworten zurückgesendet. Das Modbus RTU-Protokoll erstellt das Format für die Abfrage des Masters, indem es Folgendes bereitstellt:

Die Geräte- (oder Broadcast-) Adresse.

•

Einen Funktionscode, der die angeforderte Aktion

•

definiert. Alle zu sendenden Daten.

•

Ein Fehlerprüffeld.

•

Die Antwortmeldung des Follower wird ebenfalls über das Modbus-Protokoll erstellt. Sie enthält Felder für die Bestätigung der ergriffenen Maßnahme, jegliche zurückzusendenden Daten und ein Feld zur Fehlerprüfung. Wenn beim Empfang der Meldung ein Fehler auftritt oder der Follower die angeforderte Maßnahme nicht durchführen kann, erstellt der Follower eine Fehlermeldung und sendet diese als Antwort oder es tritt ein Timeout auf.

3.8.9.3

Der Frequenzumrichter kommuniziert im Modbus RTUFormat über die integrierte RS485-Schnittstelle. Die Modbus RTU bietet Zugriff auf das Steuerwort und den Bussollwert des Frequenzumrichters.

Mit dem Steuerwort kann der Modbus-Master mehrere wichtige Funktionen des Frequenzumrichters steuern:

Der Bussollwert wird in der Regel zur Drehzahlregelung verwendet. Es ist ebenfalls möglich, auf die Parameter zuzugreifen, ihre Werte zu lesen und, wo möglich, Werte an sie zu schreiben. Dies ermöglicht eine Reihe von Steuerungsoptionen, einschließlich der Regelung des Sollwerts des Frequenzumrichters, bei Verwendung seines internen PI-Reglers.

Frequenzumrichter mit Modbus-RTU

Start

•

Stoppen des Frequenzumrichters auf

•

unterschiedliche Arten:

Freilaufstopp

Schnellstopp

DC-Bremsstopp

Normaler Stopp (Rampenstopp)

Reset nach Fehlerabschaltung

•

Betrieb mit einer Vielzahl von Festdrehzahlen

•

Start mit Reversierung

•

Änderung des aktiven Parametersatzes

•

Steuern des integrierten Relais des Frequenzum-

•

richters

3.8.9.4

Um den Modbus RTU auf dem Frequenzumrichter zu aktivieren, müssen Sie folgende Parameter einstellen:

Parameter Einstellung

Parameter 8-30 FC-Protokoll Modbus RTU Parameter 8-31 Adresse 1-247 Parameter 8-32 Baudrate 2400-115200 Parameter 8-33 Parität/ Stoppbits

Tabelle 3.33 Modbus RTU-Parameter

3.8.10

Netzwerkkonfiguration

Gerade Parität, 1 Stoppbit (Werkseinstellung)

Aufbau der Modbus RTUTelegrammblöcke

3.8.10.1 Frequenzumrichter mit ModbusRTU

Die Regler sind für die Kommunikation über RTU-Modus (Remote Terminal Unit) am Modbus-Netz eingerichtet, wobei jedes Byte einer Meldung zwei hexadezimale 4-BitZeichen enthält. Das Format für jedes Byte ist in Tabelle 3.34 dargestellt.

Startb it

Tabelle 3.34 Format jedes Byte

Codiersystem

Bit pro Byte 1 Startbit.

Fehlerprüffeld Zyklische Redundanz-Prüfung (CRC).

Datenbyte Stopp/

8 Bit binär, hexadezimal 0-9, A–F. 2 hexadezimale Zeichen in jedem 8-Bit-Feld des Telegramms.

8 Datenbits, Bit mit der niedrigsten Wertigkeit wird zuerst gesendet; 1 Bit für gerade/ungerade Parität; kein Bit ohne Parität. 1 Stoppbit, wenn Parität verwendet wird; 2 Bits ohne Parität.

Stopp

Parität

3.8.10.2 Modbus RTU-Meldungsaufbau

Eine Modbus RTU-Meldung wird vom sendenden Gerät in einen Block gepackt, der einen bekannten Anfangs- und Endpunkt besitzt. Dadurch ist es dem empfangenden Gerät möglich, am Anfang des Telegramms zu beginnen, den Adressenabschnitt zu lesen, festzustellen, welches Gerät adressiert ist (oder alle Geräte, im Fall eines BroadcastTelegramms) und festzustellen, wann das Telegramm beendet ist. Unvollständige Meldungen werden ermittelt und als Konsequenz Fehler gesetzt. Die für alle Felder zulässigen Zeichen sind im Hexadezimalformat 00 bis FF. Der Frequenzumrichter überwacht kontinuierlich den Netzwerkbus, auch während des Silent-Intervalls. Wenn das

Page 91

Systemintegration

Projektierungshandbuch

erste Feld (das Adressfeld) empfangen wird, wird es von jedem Frequenzumrichter oder jedem einzelnen Gerät entschlüsselt, um zu ermitteln, welches Gerät adressiert ist. Modbus RTU-Meldungen mit Adresse 0 sind BroadcastMeldungen. Auf Broadcast-Meldungen ist keine Antwort erlaubt. Ein typischer Telegrammblock wird in Tabelle 3.35 gezeigt.

Start Adresse Funktion Daten CRC-

Prüfung

T1-T2-T3-T48 Bit 8 Bit N x 8 Bit 16 Bit T1-T2-T3-

Tabelle 3.35 Typischer Modbus RTU-Meldungsaufbau

3.8.10.3

Telegramme beginnen mit einer Sendepause von mindestens 3,5 Zeichen pro Zeiteinheit. Dies entspricht einem Vielfachen der Baudrate, mit der im Netzwerk die Datenübertragung stattfindet (in der Abbildung als Start T1-T2-T3-T4 angegeben). Das erste übertragene Feld ist die Geräteadresse. Nach dem letzten übertragenen Intervall markiert ein identisches Intervall von mindestens 3,5 Zeichen pro Zeiteinheit das Ende der Meldung. Nach diesem Intervall kann eine neue Meldung beginnen. Der gesamte Meldungsblock muss als kontinuierlicher Datenstrom übertragen werden. Falls eine Sendepause von mehr als 1,5 Zeichen pro Zeiteinheit vor dem Abschluss des Blocks auftritt, löscht das empfangende Gerät die Daten und nimmt an, dass es sich beim nächsten Byte um das Adressfeld einer neuen Meldung handelt. Beginnt ein neues Telegramm früher als 3,5 Zeichen pro Zeiteinheit nach einem vorangegangenen Telegramm, interpretiert es das empfangende Gerät als Fortsetzung des vorangegangenen Telegramms. Dies führt zu einem Timeout (keine Antwort vom Follower), da der Wert im letzten CRC-Feld für die kombinierten Telegramme nicht gültig ist.

Start-/Stoppfeld

Ende

3.8.10.5

Das Feld für den Funktionscode eines Meldungsblocks enthält acht Bits. Gültige Codes liegen im Bereich von 1 bis FF. Funktionsfelder dienen zum Senden von Telegrammen zwischen Master und Follower. Wenn ein Telegramm vom Master zu einem Follower-Gerät übertragen wird, teilt das Funktionscodefeld dem Follower mit, welche Aktion durchzuführen ist. Wenn der Follower dem Master antwortet, nutzt er das Funktionscodefeld, um entweder eine normale (fehlerfreie) Antwort anzuzeigen oder um anzuzeigen, dass ein Fehler aufgetreten ist (Ausnahmeantwort). Im Fall einer normalen Antwort wiederholt der Follower den ursprünglichen Funktionscode. Im Fall einer Ausnahmeantwort sendet der Follower einen Code, der dem ursprünglichen Funktionscode entspricht, dessen wichtigstes Bit allerdings auf eine logische 1 gesetzt wurde. Neben der Modifizierung des Funktionscodes zur Erzeugung einer Ausnahmeantwort stellt der Follower einen individuellen Code in das Datenfeld des Antworttelegramms. Dadurch wird der Master über die Art des Fehlers oder den Grund der Ausnahme informiert. Siehe auch

Kapitel 3.8.10.10 Von Modbus RTU unterstützte Funktionscodes und Kapitel 3.8.10.11 Modbus-Ausnahmecodes.

3.8.10.6

Das Datenfeld setzt sich aus Sätzen von je 2 hexadezimalen Zeichen im Bereich von 00 bis FF (hexadezimal) zusammen. Diese bestehen aus einem RTU-Zeichen. Das Datenfeld des von einem Master zu Follower-Geräten gesendeten Telegramms enthält weitere Informationen, die der Follower verwenden muss, um die vom Funktionscode festgelegte Aktion durchführen zu können. Dazu gehören z. B. Einzel- und Registeradressen, die Anzahl der zu bearbeitenden Punkte oder die Zählung der IstwertDatenbytes im Feld.

Funktionsfeld

Datenfeld

3 3

3.8.10.4

Das Adressfeld eines Meldungsblocks enthält acht Bits. Gültige Adressen von Follower-Geräten liegen im Bereich von 0–247 dezimal. Die einzelnen Follower-Geräte entsprechen zugewiesenen Adressen im Bereich von 1–247 (0 ist für den Broadcast-Modus reserviert, den alle Follower erkennen.) Ein Master adressiert ein Follower-Gerät, indem er die Follower-Adresse in das Adressfeld des Telegramms einträgt. Wenn das Follower-Gerät seine Antwort sendet, trägt es seine eigene Adresse in das Adressfeld der Antwort ein, um den Master zu informieren, welches der Follower-Geräte antwortet.

Adressfeld

3.8.10.7

Meldungen enthalten ein Fehlerprüffeld, das auf der zyklischen Redundanzprüfung (CRC) basiert. Das CRC-Feld prüft den Inhalt der gesamten Meldung. Die Prüfung wird in jedem Fall durchgeführt, unabhängig vom Paritätsprüfverfahren für die einzelnen Zeichen der Meldung. Der CRCErgebnis wird vom sendenden Gerät errechnet, das den CRC-Wert an das Telegramm anhängt. Das empfangende Gerät führt während des Erhalts der Meldung eine Neuberechnung der CRC durch und vergleicht den errechneten Wert mit dem tatsächlichen Wert im CRC-Feld. Sind die beiden Werte nicht identisch, erfolgt ein BusTimeout. Das CRC-Feld enthält einen 16-Bit-Binärwert, der in Form von zwei 8-Bit-Bytes implementiert wird. Wenn dieser Schritt abgeschlossen ist, wird das niederwertige Byte im Feld zuerst angehängt und anschließend das höherwertige Byte. Das höherwertige CRC-Byte ist das letzte im Rahmen der Meldung übertragene Byte.

CRC-Prüffeld

Page 92

Systemintegration

VLT® AQUA Drive FC 202

3.8.10.8 Adressieren von Einzelregistern

Im Modbus-Protokoll sind alle Daten in Einzelregistern (Spulen) und Halteregistern organisiert. Einzelregister enthalten ein einzelnes Bit, während Halteregister ein 2Byte-Wort (d. h. 16 Bit) enthalten. Alle Datenadressen in

Modbus-Meldungen werden als Null referenziert. Das erste Auftreten eines Datenelements wird als Element Nr. 0 adressiert. Ein Beispiel: Die als Spule 1 in einem programmierbaren Regler eingetragene Spule wird im Datenadressfeld eines Modbus-Telegramms adressiert. Spule 127 (dezimal) wird als Spule 007E hexadezimal (126 dezimal) adressiert. Halteregister 40001 wird im Datenadressfeld der Meldung als 0000 adressiert. Im Funktionscodefeld ist bereits eine Halteregister-Operation spezifiziert. Daher ist die Referenz 4XXXX implizit. Halteregister 40108 wird als Register 006B hexadezimal (107 dezimal) adressiert.

Spulennr.Beschreibung Signalrichtung

1–16 Steuerwort des Frequenzumrichters. Master →

Follower

17–32 Drehzahl- oder Sollwertbereich des

Frequenzumrichters 0x0–0xFFFF (-200 % ... ~200 %).

33–48 Zustandswort des Frequenzum-

richters (siehe Tabelle 3.38)

49–64 Regelung ohne Rückführung:

Frequenzumrichter-Ausgangsfrequenz. Regelung mit Rückführung: Istwertsignal des Frequenzumrichters.

65 Parameterschreibsteuerung (Master

→ Follower) 0=Parameteränderungen werden

zum RAM des Frequenzumrichters geschrieben.

1=Parameteränderungen werden

zum RAM und EEPROM des Frequenzumrichters geschrieben.

66-65536 Reserviert

Master → Follower

Follower → Master Follower → Master

Master → Follower

Spule 0 1

01 Festsollwertanwahl LSB 02 Festsollwertanwahl MSB 03 DC-Bremse Keine DC-Bremse 04 Freilaufstopp Kein Freilaufstopp 05 Schnellstopp Kein Schnellstopp 06 Freq. speichern Freq. nicht speichern 07 Rampenstopp Start 08 Kein Reset Reset 09 Keine Festdrehzahl JOG Festdrz. JOG 10 Rampe 1 Rampe 2 11 Daten nicht gültig Daten gültig 12 Relais 1 Aus Relais 1 Ein 13 Relais 2 Aus Relais 2 Ein 14 Parametersatzwahl LSB 15 Parametersatzwahl MSB 16 Keine Reversierung Reversierung

Tabelle 3.37 Frequenzumrichter-Steuerwort (FC-Profil)

Spule 0 1

33 Steuerung nicht bereit Steuer. bereit 34 Frequenzumrichter nicht

bereit 35 Motorfreilaufstopp Sicherheitsverriegelung 36 Kein Alarm Alarm 37 Unbenutzt Unbenutzt 38 Unbenutzt Unbenutzt 39 Unbenutzt Unbenutzt 40 Keine Warnung Warnung 41 Istwert≠Sollwert Ist=Sollwert 42 Hand-Betrieb Betriebsart Auto 43 Außerhalb Frequenz-

bereich 44 Gestoppt In Betrieb 45 Unbenutzt Unbenutzt 46 Keine Spannungswarnung Spannungswarnung 47 Nicht in Stromgrenze Stromgrenze 48 Keine Temperaturwarnung Warnung Übertemp.

Tabelle 3.38 Frequenzumrichter-Zustandswort (FC-Profil)

Frequenzumrichter bereit

In Freq.-Bereich

Tabelle 3.36 Spulenbeschreibungen

Page 93

Systemintegration Projektierungshandbuch

Registernum mer

00001-00006 Reserviert 00007 Letzter Fehlercode von einer FC-Datenobjekt-

00008 Reserviert 00009 00010-00990 Parametergruppe 000 (Parameter 0-01 bis 0-99) 01000-01990 Parametergruppe 100 (Parameter 1-00 bis 1-99) 02000-02990 Parametergruppe 200 (Parameter 2-00 bis 2-99) 03000-03990 Parametergruppe 300 (Parameter 3-00 bis 3-99) 04000-04990 Parametergruppe 400 (Parameter 4-00 bis 4-99)

... ...

49000-49990 Parametergruppe 4900 (Parameter 49-00 bis

50000 Eingangsdaten: Frequenzumrichter-Steuerwortre-

50010 Eingangsdaten: Bussollwertregister (REF)

... ...

50200 Ausgangsdaten: Frequenzumrichter-Zustandswort-

50210 Ausgangsdaten: Frequenzumrichter-Hauptistwert-

Tabelle 3.39 Halteregister

1) Zur Angabe der beim Zugriff auf Indexparameter zur verwendenden Indexnummer.

3.8.10.9

Beschreibung

schnittstelle

Parameterindex

49-99)

gister (STW)

Steuern des Frequenzumrichters

Die verfügbaren Codes zur Verwendung in den Funktionsund Datenfeldern einer Modbus RTU-Meldung sind in

Kapitel 3.8.10.10 Von Modbus RTU unterstützte Funktionscodes und Kapitel 3.8.10.11 Modbus-Ausnahmecodes

aufgelistet.

3.8.10.10

Von Modbus RTU unterstützte Funktionscodes

Modbus RTU unterstützt die Funktionscodes (siehe Tabelle 3.40) im Funktionsfeld einer Meldung.

Funktion Funktionscode (Hex)

Spulen lesen (Read coils) 1 Halteregister lesen (Read holding registers) Einzelspule schreiben (Write single coil) 5 Einzelregister schreiben (Write single register) Mehrere Spulen schreiben (Write multiple coils) Mehrere Register schreiben (Write multiple registers) Kommunikations-Ereigniszähler abrufen (Get communication event counter) Follower-ID melden (Report slave ID) 11

Tabelle 3.40 Funktionscodes

Funktion Funkti-

onscode

Diagnose 8 1 Kommunikation neu

Tabelle 3.41 Funktionscodes und Subfunktionscodes

Subfunktionscode

2 Diagnoseregister angeben

10 Zähler und Diagnosere-

11 Zahl Busmeldungen

12 Buskommunikations-

13 Follower-Fehlernummer

14 Zahl Followertelegramme

Subfunktion

starten (Restart communication)

(Return diagnostic register)

gister löschen (Clear counters and diagnostic register)

angeben (Return bus message count)

Fehlernummer ausgeben (Return bus communication error count)

ausgeben (Return slave error count)

ausgeben (Return slave message count)

3 3

Page 94

Systemintegration

VLT® AQUA Drive FC 202

3.8.10.11 Modbus-Ausnahmecodes

Eine umfassende Erläuterung des Aufbaus einer Ausnah-

3.8.11

Zugriff auf Parameter

3.8.11.1 Parameterverarbeitung

mecode-Antwort finden Sie unter Kapitel 3.8.10.5 Funktionsfeld.

Code Bezeichnung Bedeutung

1 Unzulässige

Funktion

2 Unzulässige

Datenadresse

3 Unzulässiger

Datenwert

4 Follower-

Gerätefehler

Der in der Anfrage empfangene Funktionscode ist keine zulässige Aktion für den Server (oder Follower). Es kann sein, dass der Funktionscode nur für neuere Geräte gilt und im ausgewählten Gerät nicht implementiert wurde. Es könnte auch anzeigen, dass der Server (oder Follower) im falschen Zustand ist, um eine Anforderung dieser Art zu verarbeiten, z. B. weil er nicht konfiguriert ist und aufgefordert wird, Registerwerte zu senden. Die in der Anfrage empfangene Datenadresse ist keine zulässige Adresse für den Server (oder Follower). Genauer gesagt ist die Kombination aus Referenznummer und Transferlänge ungültig. Bei einem Regler mit 100 Registern wäre eine Anfrage mit Offset 96 und Länge 4 erfolgreich, eine Anfrage mit Offset 96 und Länge 5 erzeugt jedoch Ausnahmefehler 02. Ein im Anfragedatenfeld enthaltener Wert ist kein zulässiger Wert für den Server (oder Follower). Dies zeigt einen Fehler in der Struktur des Rests einer komplexen Anforderung an, z. B. dass die implizierte Länge falsch ist. Es bedeutet jedoch genau NICHT, dass ein zur Speicherung in einem Register gesendetes Datenelement einen Wert hat, der außerhalb der Erwartung des Anwendungsprogramms liegt, da das Modbus-Protokoll die Bedeutung eines bestimmten Werts eines bestimmten Registers nicht kennt. Ein nicht behebbarer Fehler trat auf, während der Server (oder Follower) versuchte, die angeforderte Aktion auszuführen.

Die PNU (Parameternummer) wird aus der Registeradresse übersetzt, die in der Modbus-Lese- oder Schreibmeldung enthalten ist. Die Parameternummer wird als (10 x Parameternummer) DEZIMAL für Modbus übersetzt. Beispiel: Messwert Parameter 3-12 Frequenzkorrektur Auf/Ab (16 bit): Das Halteregister 3120 enthält den Wert der Parameter. Ein Wert von 1352 (Dezimal) bedeutet, dass der Parameter auf 12,52 % eingestellt ist.

Messwert Parameter 3-14 Relativer Festsollwert (32 bit): Die Halteregister 3410 und 3411 enthalten die Parameterwerte. Ein Wert von 11300 (Dezimal) bedeutet, dass der Parameter auf 1113,00 eingestellt ist.

Weitere Informationen zu den Parametern, zur Größe und zum Umrechnungsindex finden Sie im Programmier- handbuch.

3.8.11.2

Datenspeicherung

Die Spule 65 (dezimal) bestimmt, ob an den Frequenzumrichter geschriebene Daten im EEPROM und RAM (Spule 65 = 1) oder nur im RAM (Spule 65 = 0) gespeichert werden.

3.8.11.3

IND (Index)

Einige Parameter im Frequenzumrichter sind Arrayparameter, z. B. Parameter 3-10 Festsollwert. Da der Modbus keine Arrays in Halteregistern unterstützt, hat der Frequenzumrichter das Halteregister 9 als Zeiger zum Array reserviert. Stellen Sie das Halteregister 9 ein, bevor ein Arrayparameter ausgelesen oder geschrieben wird. Wenn Sie das Halteregister auf den Wert 2 einstellen, werden alle Lese-/Schreibevorgänge zu Arrayparametern mit 2 indiziert.

3.8.11.4

Textblöcke

Der Zugriff auf als Textblöcke gespeicherte Parameter erfolgt auf gleiche Weise wie für die anderen Parameter. Die maximale Textblockgröße ist 20 Zeichen. Gilt die Leseanfrage für einen Parameter für mehr Zeichen, als der Parameter speichert, wird die Antwort verkürzt. Gilt die

Tabelle 3.42 Modbus-Ausnahmecodes

Leseanfrage für einen Parameter für weniger Zeichen, als der Parameter speichert, wird die Antwort mit Leerzeichen gefüllt.

3.8.11.5

Umrechnungsfaktor

Da ein Parameterwert nur als ganze Zahl übertragen werden kann, muss zur Übertragung von Dezimalzahlen ein Umrechnungsfaktor benutzt werden.

Page 95

Speed ref.CTW

Master-follower

130BA274.11

15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0

Bit no.:

Systemintegration

Projektierungshandbuch

3.8.11.6 Parameterwerte

Standarddatentypen

Standarddatentypen sind int 16, int 32, uint 8, uint 16 und uint 32. Sie werden als 4x-Register gespeichert (40001– 4FFFF). Die Parameter werden über die Funktion 03HEX Halteregister lesen gelesen. Parameter werden über die Funktion 6 hex Einzelregister voreinstellen für 1 Register (16 Bit) und die Funktion 10 hex Mehrere Register voreinstellen für 2 Register (32 Bit) geschrieben. Lesbare Längen reichen von 1 Register (16 Bit) bis zu 10 Registern (20 Zeichen).

Nicht-standardmäßige Datentypen

Nichtstandarddatentypen sind Textblöcke und werden als 4x-Register gespeichert (40001–4FFFF). Die Parameter werden über Funktion 03 hex Halteregister lesen gelesen und über die Funktion 10 hex Mehrere Register voreinstellen geschrieben. Lesbare Längen reichen von 1 Register (2 Zeichen) bis zu 10 Registern (20 Zeichen).

3.8.12

FC-Steuerprofil

3.8.12.1 Steuerwort gemäß FC-Profil

(Parameter 8-10 Steuerprofil = FCProfil)

Abbildung 3.55 Steuerwort

Bit Bitwert = 0 Bitwert = 1

00 Sollwert Externe Anwahl lsb 01 Sollwert Externe Anwahl msb 02 DC-Bremse Rampe 03 Motorfreilauf Kein Motorfreilauf 04 Schnellstopp Rampe 05 Ausgangsfrequenz

halten 06 Rampenstopp Start 07 Ohne Funktion Reset 08 Ohne Funktion Festdrz. JOG 09 Rampe 1 Rampe 2 10 Daten ungültig Daten gültig 11 Ohne Funktion Relais 01 aktiv 12 Ohne Funktion Relais 02 aktiv 13 Parametersatzanwahl (lsb) 14 Parametersatzanwahl (msb) 15 Ohne Funktion Reversierung

Rampe verwenden

Bits 00/01

Bit 00 und 01 werden benutzt, um zwischen den vier Sollwerten zu wählen, deren Vorprogrammierung Sie unter Parameter 3-10 Festsollwert gemäß Tabelle 3.44 finden.

Programmierter Sollwert

Tabelle 3.44 Sollwerte

Parameter Bit 01 Bit 00

Parameter 3-10 Festsollwert [0] Parameter 3-10 Festsollwert [1] Parameter 3-10 Festsollwert [2] Parameter 3-10 Festsollwert [3]

0 0

0 1

1 0

1 1

HINWEIS

Wählen Sie in Parameter 8-56 Festsollwertanwahl aus, wie Bit 00/01 mit der entsprechenden Funktion an den Digitaleingängen verknüpft ist.

Bit 02, DC Bremse

Bit 02 = 0 führt zu DC-Bremsung und -Stopp. Stellen Sie den Bremsstrom und die Bremsdauer in Parameter 2-01 DC- Bremsstrom und Parameter 2-02 DC-Bremszeit ein. Bit 02 = 1 bewirkt Rampe.

Bit 03, Motorfreilauf

Bit 03 = 0: Der Frequenzumrichter lässt den Motor austrudeln (Ausgangstransistoren werden „abgeschaltet“). Bit 03 = 1: Der Frequenzumrichter startet den Motor, wenn die anderen Startbedingungen erfüllt sind.

Wählen Sie in Parameter 8-50 Motorfreilauf, wie Bit 03 mit der entsprechenden Funktion an einem Digitaleingang verknüpft ist.

Bit 04, Schnellstopp

Bit 04 = 0: Lässt die Motordrehzahl bis zum Stopp absinken (eingestellt in Parameter 3-81 Rampenzeit Schnellstopp).

Bit 05, Frequenzausgang halten

Bit 05 = 0: Die aktuelle Ausgangsfrequenz (in Hz) wird gespeichert. Sie können die gespeicherte Drehzahl dann nur an den Digitaleingängen (Parameter 5-10 Klemme 18

Digitaleingang bis Parameter 5-15 Klemme 33 Digitaleingang), programmiert für Drehzahl auf und Drehzahl ab,

ändern.

3 3

Tabelle 3.43 Steuerwort-Bits

Erklärung der Steuerbits

Page 96

Output freq.STW

Bit no.:

Follower-master

15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0

130BA273.11

Systemintegration

VLT® AQUA Drive FC 202

HINWEIS

Ist Ausgangsfrequenz speichern aktiv, kann der Frequenzumrichter nur gestoppt werden durch Auswahl von:

Bit 06, Rampe Stopp/Start

Bit 06 = 0: Bewirkt einen Stopp, indem die Motordrehzahl über den entsprechenden Parameter für Rampenzeit Ab bis zum Stopp reduziert wird. Bit 06 = 1: Ermöglicht dem Frequenzumrichter, den Motor zu starten, wenn die anderen Startbedingungen erfüllt sind.

Wählen Sie in Parameter 8-53 Start, wie Bit 06 Rampenstart/-stopp mit der entsprechenden Funktion an einem Digitaleingang verknüpft ist.

Bit 07, Reset

Bit 07 = 0: Kein Reset. Bit 07 = 1: Reset einer Abschaltung. Reset wird auf der ansteigenden Signalflanke aktiviert, d. h. beim Übergang von logisch 0 zu logisch 1.

Bit 08, Jog

Bit 08 = 1: Die Ausgangsfrequenz wird durch Parameter 3-19 Festdrehzahl Jog [UPM] bestimmt.

Bit 09, Auswahl von Rampe 1/2

Bit 09 = 0: Rampe 1 ist aktiv (Parameter 3-41 Rampenzeit Auf 1 bis Parameter 3-42 Rampenzeit Ab 1). Bit 09 = 1: Rampe 2 (Parameter 3-51 Rampenzeit Auf 2 bis Parameter 3-52 Rampenzeit Ab 2) ist aktiv.

Bit 10, Daten nicht gültig/Daten gültig

Teilt dem Frequenzumrichter mit, ob das Steuerwort benutzt oder ignoriert wird. Bit 10 = 0: Das Steuerwort wird ignoriert. Bit 10 = 1: Das Steuerwort wird verwendet. Diese Funktion ist relevant, weil das Telegramm unabhängig vom Telegrammtyp stets das Steuerwort enthält. Deaktivieren des Steuerworts, wenn dieses beim Aktualisieren oder Lesen von Parametern nicht verwendet werden soll.

Bit 11, Relais 01

Bit 11 = 0: Relais nicht aktiviert. Bit 11 = 1: Relais 01 ist aktiviert, vorausgesetzt in Parameter 5-40 Relaisfunktion wurde Steuerwort Bit 11 gewählt.

Bit 12, Relais 04

Bit 12 = 0: Relais 04 ist nicht aktiviert. Bit 12 = 1: Relais 04 ist aktiviert, vorausgesetzt in Parameter 5-40 Relaisfunktion wurde Steuerwort Bit 12 gewählt.

Bit 03, Motorfreilaufstopp

•

Bit 02, DC-Bremsung

•

Digitaleingang (Parameter 5-10 Klemme 18

•

Digitaleingang bis Parameter 5-15 Klemme 33 Digitaleingang) auf DC-Bremse, Freilaufstopp

oder Reset und Freilaufstopp programmiert.

Bit 13/14, Parametersatzanwahl

Mit Bit 13 und 14 können Sie unter den in Tabelle 3.45 aufgeführten vier Parametersätzen auswählen.

Parametersatz Bit 14 Bit 13

1 0 0 2 0 1 3 1 0 4 1 1

Tabelle 3.45 Spezifikation der Parametersätze

Die Funktion ist nur möglich, wenn [9] Externe Anwahl in Parameter 0-10 Aktiver Satz gewählt ist.

Wählen Sie in Parameter 8-55 Satzanwahl aus, wie Bit 13/14 mit der entsprechenden Funktion an den Digitaleingängen verknüpft ist.

Bit 15 Reversierung

Bit 15 = 0: Keine Reversierung. Bit 15 = 1: Reversierung. In der Werkseinstellung ist Reversierung in Parameter 8-54 Reversierung auf Digital eingestellt. Bit 15 bewirkt eine Reversierung nur dann, wenn entweder Bus, Bus und Klemme oder Bus oder Klemme gewählt ist.

3.8.12.2

Zustandswort gemäß FC-Profil (STW) (Parameter 8-10 Steuerprofil=FCProfil)

Abbildung 3.56 Zustandswort

Page 97

Systemintegration

Projektierungshandbuch

Bit Bit=0 Bit = 1

00 Steuerung nicht bereit Steuer. bereit 01 FU nicht bereit Bereit 02 Motorfreilauf Aktivieren 03 Kein Fehler Abschaltung 04 Kein Fehler Fehler (keine Abschaltung) 05 Reserviert 06 Kein Fehler Abschaltblockierung 07 Keine Warnung Warnung 08 Drehzahl ≠ Sollwert Drehzahl = Sollwert 09 Ortbetrieb Bussteuerung 10 Außerhalb Frequenzgrenze Frequenzgrenze OK 11 Ohne Funktion In Betrieb 12 FU OK Gestoppt, Auto Start 13 Spannung OK Spannung überschritten 14 Moment OK Moment überschritten 15 Timer OK Timer überschritten

Tabelle 3.46 Zustandswort-Bits

Erläuterung der Zustandsbits Bit 00, Steuerung nicht bereit/bereit

Bit 00 = 0: Der Frequenzumrichter hat abgeschaltet. Bit 00 = 1: Der Frequenzumrichterregler ist bereit, es liegt jedoch möglicherweise keine Stromversorgung zum Leistungsteil vor (bei externer 24 V-Versorgung der Steuerkarte).

Bit 01, Frequenzumrichter bereit

Bit 01 = 1: Der Frequenzumrichter ist betriebsbereit, aber der Freilaufbefehl ist über die Digitaleingänge oder über serielle Kommunikation aktiv.

Bit 02, Motorfreilaufstopp

Bit 02 = 0: Der Frequenzumrichter gibt den Motor frei. Bit 02 = 1: Der Frequenzumrichter startet den Motor mit einem Startbefehl.

Bit 03, Kein Fehler/keine Abschaltung

Bit 03 = 0: Es liegt kein Fehlerzustand des Frequenzumrichters vor. Bit 03 = 1: Der Frequenzumrichter hat abgeschaltet. Um den Fehler zurückzusetzen, muss ein [Reset] ausgeführt werden.

Bit 04, Kein Fehler/Fehler (keine Abschaltung)

Bit 04 = 0: Es liegt kein Fehlerzustand des Frequenzumrichters vor. Bit 04 = 1: Der Frequenzumrichter meldet einen Fehler, aber schaltet nicht ab.

Bit 05, Nicht verwendet

Bit 05 wird im Zustandswort nicht benutzt.

Bit 06, Kein Fehler/Abschaltsperre

Bit 06 = 0: Es liegt kein Fehlerzustand des Frequenzumrichters vor. Bit 06 = 1: Der Frequenzumrichter ist abgeschaltet und blockiert.

Bit 07, Keine Warnung/Warnung

Bit 07 = 0: Es liegen keine Warnungen vor. Bit 07 = 1: Eine Warnung liegt vor.

Bit 08, Drehzahl≠ Sollwert/Drehzahl = Sollwert

Bit 08 = 0: Der Motor läuft, die aktuelle Drehzahl entspricht aber nicht dem voreingestellten Drehzahlsollwert. Dies kann beispielsweise der Fall sein, wenn die Drehzahl beim Starten/Stoppen ansteigt/sinkt. Bit 08 = 1: Die Motordrehzahl entspricht dem voreingestellten Drehzahlsollwert.

Bit 09, Ort-Betrieb/Bussteuerung

Bit 09 = 0: Es wurde die [Stop/Reset]-Taste am LCP betätigt oder in Parameter 3-13 Sollwertvorgabe auf Ort-Steuerung umgestellt. Die Steuerung über eine serielle Schnittstelle ist nicht möglich. Bit 09 = 1 Der Frequenzumrichter kann über den Feldbus/die serielle Schnittstelle gesteuert werden.

Bit 10, Frequenzgrenze überschritten

Bit 10 = 0: Die Ausgangsfrequenz hat den Wert in

Parameter 4-11 Min. Drehzahl [UPM] oder Parameter 4-13 Max. Drehzahl [UPM] erreicht.

Bit 10 = 1: Die Ausgangsfrequenz ist innerhalb der festgelegten Grenzen.

Bit 11, Kein Betrieb/Betrieb

Bit 11 = 0: Der Motor läuft nicht. Bit 11 = 1: Der Frequenzumrichter hat ein Startsignal, oder die Ausgangsfrequenz ist größer als 0 Hz.

Bit 12, FU OK/gestoppt, autom. Start

Bit 12 = 0: Es liegt keine vorübergehende Übertemperatur des Wechselrichters vor. Bit 12 = 1: Der Wechselrichter wird aufgrund einer Übertemperatur angehalten, aber die Einheit wird nicht abgeschaltet und nimmt nach Beseitigung der Übertemperatur den Betrieb wieder auf.

Bit 13, Spannung OK/Grenze überschritten

Bit 13 = 0: Es liegen keine Spannungswarnungen vor. Bit 13 = 1: Die Gleichspannung im Zwischenkreis des Frequenzumrichters ist zu hoch bzw. zu niedrig.

Bit 14, Drehmoment OK/Grenze überschritten

Bit 14 = 0: Der Motorstrom liegt unter der in Parameter 4-18 Stromgrenze gewählten Drehmomentgrenze. Bit 14 = 1: Die Drehmomentgrenze in Parameter 4-18 Stromgrenze ist überschritten.

Bit 15, Timer OK/Grenze überschritten

Bit 15 = 0: Die Timer für thermischen Motorschutz und thermischen Schutz des Frequenzumrichters überschreiten nicht 100 %. Bit 15 = 1: Einer der Timer überschreitet 100 %.

Alle Bits im ZSW werden auf 0 gesetzt, wenn die Verbindung zwischen der Interbus-Option und dem Frequenzumrichter verloren geht oder ein internes Kommunikationsproblem auftritt.

3 3

Page 98

Actual output freq.

STW

Follower-master

Speed ref.CTW

Master-follower

16bit

130BA276.11

Reverse Forward

Par.3-00 set to

(1) -max- +max

Max reference Max reference

Par.3-00 set to

(0) min-max

Max reference

Forward

Min reference

100%

(4000hex)

-100%

(C000hex)

(0hex)

Par.3-03 0 Par.3-03

Par.3-03

(4000hex)(0hex)

0% 100%

Par.3-02

130BA277.10

Systemintegration

VLT® AQUA Drive FC 202

3.8.12.3 Bus-Drehzahlsollwert

Bit Bit=0 Bit = 1

00 Aus 1 Ein 1

Der Sollwert für die Drehzahl wird an den Frequenzumrichter als relativer Wert in % übermittelt. Der Wert wird in Form eines 16-Bit-Wortes übermittelt. In Ganzzahlen (0-32767) entspricht der Wert 16384 (4000 Hex) 100 %. Negative Werte werden über Zweier-Komplement formatiert. Die aktuelle Ausgangsfrequenz (HIW) wird auf gleiche Weise wie der Bussollwert skaliert.

01 Aus 2 Ein 2 02 Aus 3 Ein 3 03 Motorfreilauf Kein Motorfreilauf 04 Schnellstopp Rampe 05 Pulsausgang halten Rampe verwenden 06 Rampenstopp Start 07 Ohne Funktion Reset 08 Festdrehzahl JOG 1 Aus Festdrehzahl JOG 1 Ein 09 Festdrehzahl JOG 2 Aus Festdrehzahl JOG 2 Ein 10 Daten ungültig Daten gültig 11 Ohne Funktion Frequenzkorrektur Ab 12 Ohne Funktion Frequenzkorrektur Auf 13 Parametersatzanwahl (lsb) 14 Parametersatzanwahl (msb)

Abbildung 3.57 Aktuelle Ausgangsfrequenz (HIW)

15 Ohne Funktion Reversierung

Tabelle 3.47 Steuerwort-Bits

Der Sollwert und HIW werden wie folgt skaliert:

Erläuterung der Steuerbits Bit 00, AUS 1/EIN 1

Normale Rampenstopps mit den Rampenzeiten der tatsächlich ausgewählten Rampe. Bit 00=0 führt zum Stopp und Aktivierung des Ausgangs Relais 1 oder 2, wenn die Ausgangsfrequenz 0 Hz beträgt und wenn Sie [Relais 123] in Parameter 5-40 Relaisfunktion ausgewählt haben. Wenn Bit 0 = 1, befindet sich der Frequenzumrichter in Zustand 1: Einschalten gesperrt.

Bit 01, Aus 2/Ein 2

Abbildung 3.58 Sollwert und HIW

Motorfreilaufstopp Wenn Bit 01 = 0, wird Motorfreilauf und die Aktivierung von Ausgangsrelais 1 oder 2 durchgeführt, wenn die

3.8.12.4

Steuerwort gemäß PROFIdriveProfil (CTW)

Ausgangsfrequenz 0 Hz beträgt und wenn Sie [Relais 123] in Parameter 5-40 Relaisfunktion ausgewählt haben.

Bit 02, Aus 3/Ein 3

Das Steuerwort dient zum Senden von Befehlen vom Master (z. B. einem PC) an einen Follower.

Schnellstopp unter Verwendung der Rampenzeit von Parameter 3-81 Rampenzeit Schnellstopp. Wenn Bit 02 = 0, wird ein Schnellstopp und die Aktivierung von Ausgangsrelais 1 oder 2 durchgeführt, wenn die Ausgangsfrequenz 0 Hz beträgt und wenn Sie [Relais 123] in Parameter 5-40 Relaisfunktion ausgewählt haben. Wenn Bit 02 = 1, befindet sich der Frequenzumrichter in Zustand 1: Einschalten gesperrt.

Bit 03, Motorfreilauf/Kein Motorfreilauf

Freilaufstopp Bit 03 = 0 führt zu einem Stopp. Wenn Bit 03 = 1 ist, kann der Frequenzumrichter starten, wenn die anderen Startbedingungen erfüllt sind.

Page 99

Systemintegration Projektierungshandbuch

HINWEIS

Die Auswahl in Parameter 8-50 Motorfreilauf legt fest, wie Bit 03 mit der entsprechenden Funktion der Digitaleingänge verknüpft ist.

Bit 04, Schnellstopp/Rampe

Schnellstopp unter Verwendung der Rampenzeit von Parameter 3-81 Rampenzeit Schnellstopp. Wenn Bit 04 = 0 ist, wird ein Schnellstopp durchgeführt. Wenn Bit 04 = 1 ist, kann der Frequenzumrichter starten, wenn die anderen Startbedingungen erfüllt sind.

HINWEIS

Die Auswahl in Parameter 8-51 Schnellstopp legt fest, wie Bit 04 mit der entsprechenden Funktion der Digitaleingänge verknüpft ist.

Bit 05, Pulsausgang halten/Rampe verwenden

Wenn Bit 05 =0 ist, wird die aktuelle Ausgangsfrequenz beibehalten, auch wenn der Sollwert geändert wird. Wenn Bit 05 = 1 ist, kann der Frequenzumrichter wieder seine Regelung ausführen; der Betrieb erfolgt gemäß dem jeweiligen Sollwert; der Betrieb wird gemäß dem entsprechenden Sollwert ausgeführt.

Bit 06, Rampe Stopp/Start

Normaler Rampenstopp unter Verwendung der Rampenzeiten der tatsächlichen Rampe (wie gewählt). Zudem wird Ausgangsrelais 01 oder 04 aktiviert, wenn die Ausgangsfrequenz 0 Hz beträgt und wenn Relais 123 in Parameter 5-40 Relaisfunktion ausgewählt wurde. Bit 06 = 0 führt zu einem Stopp. Wenn Bit 06 = 1, kann der Frequenzumrichter starten, sofern die anderen Startbedingungen erfüllt sind.

HINWEIS

Die Auswahl in Parameter 8-53 Start legt fest, wie Bit 06 mit der entsprechenden Funktion der Digitaleingänge verknüpft ist.

Bit 07, Keine Funktion/Reset

Reset nach einem Abschalten. Bestätigt das Ereignis im Fehlerpuffer. Wenn Bit 07 = 0 ist, wird kein Reset durchgeführt. Bei einer Flankenänderung von Bit 07 auf „1“ wird nach dem Ausschalten ein Reset durchgeführt.

Bit 08, Festdrehzahl JOG 1 Aus/Ein

Aktivierung der vorprogrammierten Drehzahl in Parameter 8-90 Bus-Festdrehzahl 1. JOG 1 ist nur möglich, wenn Bit 04 = 0 und Bit 00-03 = 1.

Bit 09, Festdrehzahl JOG 2 Aus/Ein

Aktivierung der vorprogrammierten Drehzahl in Parameter 8-91 Bus-Festdrehzahl 2. Festdrehzahl JOG 2 ist nur möglich, wenn Bit 04 = 0 und Bit 00-03 = 1.

Bit 10, Daten nicht gültig/Daten gültig

Teilt dem Frequenzumrichter mit, ob das Steuerwort benutzt oder ignoriert wird. Bit 10 = 0 führt dazu, dass das Steuerwort ignoriert wird. Bit 10 = 1 führt dazu, dass das Steuerwort verwendet wird. Diese Funktion ist relevant, weil das Telegramm unabhängig vom Telegrammtyp stets das Steuerwort enthält. Sie können das Steuerwort deaktivieren, wenn es beim Aktualisieren oder Lesen von Parametern nicht benutzt werden soll.

Bit 11, Keine Funktion/Frequenzkorrektur ab

Reduziert den Drehzahlsollwert um den in Parameter 3-12 Frequenzkorrektur Auf/Ab angegebenen Wert. Wenn Bit 11 = 0, wird keine Änderung des Sollwerts durchgeführt. Wenn Bitt 11 = 1, wird der Sollwert herabgesetzt.

Bit 12, Keine Funktion/Frequenzkorrektur Auf

Erhöht den Drehzahlsollwert um den in Parameter 3-12 Frequenzkorrektur Auf/Ab angegebenen Wert. Wenn Bit 12 = 0, wird keine Änderung des Sollwerts durchgeführt. Wenn Bit 12 = 1, wird der Sollwert erhöht. Wenn sowohl Verlangsamen als auch Beschleunigen aktiviert sind (Bit 11 und 12 = 1), hat das Verlangsamen Priorität. Dies bedeutet, dass der Drehzahlsollwert verringert wird.

Bits 13/14, Satzanwahl

Mit Bit 13 und 14 können die 4 Parametersätze entsprechend Tabelle 3.48 gewählt werden.

Die Funktion ist nur dann möglich, wenn [9] Externe Anwahl in Parameter 0-10 Aktiver Satz ausgewählt ist. Die Auswahl in Parameter 8-55 Satzanwahl legt fest, wie Bit 13 und 14 mit der entsprechenden Funktion der Digitaleingänge verknüpft sind. Ein Umschalten zwischen den Parametersätzen bei laufendem Motor ist nur möglich, wenn diese in Parameter 0-12 Satz verknüpfen mit verknüpft wurden.

Parametersatz Bit 13 Bit 14

1 0 0 2 1 0 3 0 1 4 1 1

Tabelle 3.48 Konfigurationsauswahl

Bit 15, Keine Funktion/Reversierung

Bit 15 = 0 verursacht keine Reversierung. Bit 15 = 1 verursacht Reversierung.

HINWEIS

In der Werkseinstellung ist Reversierung in Parameter 8-54 Reversierung auf digital eingestellt.

3 3

Page 100

Systemintegration

VLT® AQUA Drive FC 202

HINWEIS

Bit 15 bewirkt eine Reversierung nur dann, wenn entweder Bus, Bus und Klemme oder Bus oder Klemme gewählt ist.

Bit 03, Kein Fehler/Keine Abschaltung

Wenn Bit 03 = 0, liegt keine Fehlerbedingung für den Frequenzumrichter vor. Wenn Bit 03 = 1, wurde der Frequenzumrichter abgeschaltet und kann erst nach einem Reset wieder starten.

3.8.12.5 Zustandswort gemäß PROFIdriveProfil (STW)

Das Zustandswort wird verwendet, um den Master (zum Beispiel einen PC) über den Betriebsmodus eines Follower zu informieren.

Bit 04, Ein 2/Aus 2

Wenn Bit 01 des Steuerworts gleich 0 ist, dann ist Bit 04 =

0. Wenn Bit 01 des Steuerworts gleich 1 ist, dann ist Bit 04 =

Bit 05, Ein 3/Aus 3

Bit Bit=0 Bit = 1

00 Steuerung nicht bereit Steuer. bereit 01 FU nicht bereit Bereit 02 Motorfreilauf Aktivieren 03 Kein Fehler Abschaltung 04 Aus 2 Ein 2 05 Aus 3 Ein 3 06 Start möglich Start nicht möglich 07 Keine Warnung Warnung 08 09 Ortbetrieb Bussteuerung 10 Außerhalb Frequenz-

11 Ohne Funktion In Betrieb 12 FU OK Gestoppt, Autom.Start 13 Spannung OK Spannung überschritten 14 Moment OK Moment überschritten 15 Timer OK Timer überschritten

Tabelle 3.49 Zustandswort-Bits

Drehzahl≠Sollwert

grenze

Drehzahl = Sollwert

Frequenzgrenze OK

Erläuterung der Zustandsbits Bit 00, Steuerung nicht bereit/bereit

Wenn Bit 00 = 0, ist Bit 00, 01 oder 02 des Steuerworts 0 (AUS 1, AUS 2 oder AUS 3) – andernfalls wird der Frequenzumrichter ausgeschaltet (Abschaltung). Wenn Bit 00 = 1, ist die Frequenzumrichtersteuerung bereit, es gibt jedoch möglicherweise keine Spannungsversorgung für die vorhandene Einheit (im Fall einer externen 24-V-Versorgung des Steuerungssystems).

Bit 01, Frequenzumrichter nicht bereit/bereit

Gleiche Bedeutung wie Bit 00, es liegt jedoch eine Stromversorgung der Leistungseinheit vor. Der Frequenzumrichter ist bereit, wenn er die erforderlichen Startsignale empfängt.

Bit 02, Motorfreilauf/aktivieren

Wenn Bit 02 = 0, ist Bit 00, 01 oder 02 des Steuerworts 0 (AUS 1, AUS 2 oder AUS 3; oder Motorfreilauf ) – andernfalls wird der Frequenzumrichter ausgeschaltet (Abschaltung). Wenn Bit 02 = 1, ist Bit 00, 01 oder 02 des Steuerworts 1;

Wenn Bit 02 des Steuerworts gleich 0 ist, dann ist Bit 05 =

0. Wenn Bit 02 des Steuerworts gleich 1 ist, dann ist Bit 05 =

Bit 06, Start möglich/Start nicht möglich

Wenn Sie [1] PROFIdrive in Parameter 8-10 Steuerwortprofil ausgewählt haben, ist Bit 06 1 nach einer Abschaltungsbestätigung, nach der Aktivierung von Aus2 oder Aus3, und nach dem Einschalten der Netzspannung. Start nicht möglich wird zurückgesetzt, wenn Bit 00 des Steuerworts auf 0 gesetzt wird und die Bits 01, 02 und 10 auf 1 gesetzt werden.

Bit 07, Keine Warnung/Warnung

Bit 07 = 0 bedeutet, dass keine Warnungen vorliegen. Bit 07 = 1 bedeutet, dass eine Warnung vorliegt.

Bit 08, Drehzahl≠ Sollwert/Drehzahl = Sollwert

Wenn Bit 08 = 0, weicht die aktuelle Motordrehzahl vom eingerichteten Drehzahlsollwert ab. Dies kann beispielsweise der Fall sein, wenn die Drehzahl beim Starten/Stoppen durch Rampe auf/ab geändert wird. Wenn Bit 08 = 1, entspricht die aktuelle Motordrehzahl dem eingerichteten Drehzahlsollwert.

Bit 09, Ort-Betrieb/Bussteuerung

Bit 09 = 0 zeigt an, dass der Frequenzumrichter mit der [Stop]-Taste am LCP gestoppt wurde oder dass [Umschalt. Hand/Auto] oder [Ort] in Parameter 3-13 Sollwertvorgabe ausgewählt wurden. Wenn Bit 09 = 1, kann der Frequenzumrichter über die serielle Schnittstelle gesteuert werden.

Bit 10, Frequenzgrenze überschritten/Frequenzgrenze OK

Wenn Bit 10 = 0, befindet sich die Ausgangsfrequenz außerhalb der in Parameter 4-52 Warnung Drehz. niedrig und Parameter 4-53 Warnung Drehz. hoch festgelegten Grenzen. Wenn Bit 10 = 1, liegt die Ausgangsfrequenz innerhalb der angegebenen Grenzwerte.

Bit 11, Kein Betrieb/Betrieb

Wenn Bit 11 = 0, dreht sich der Motor nicht. Wenn Bit 11 = 1, so hat der Frequenzumrichter ein

Startsignal, oder die Ausgangsfrequenz liegt über 0 Hz. es wird kein Motorfreilauf ausgeführt; der Frequenzumrichter wird nicht abgeschaltet.

Danfoss FC 202 Design guide [de]

Specifications and Main Features

Frequently Asked Questions

User Manual