ENGINEERING TOMORROW
Projektierungshandbuch
VLT® Decentral Drive FCD 302
www.danfoss.de/vlt
Inhaltsverzeichnis |
Projektierungshandbuch |
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Inhaltsverzeichnis |
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1 Einführung |
6 |
1.1 Lesen des Projektierungshandbuchs |
6 |
1.1.1 Zusätzliche Materialien |
6 |
1.2 Dokumentund Softwareversion |
6 |
1.3 Definitionen |
7 |
1.3.1 Frequenzumrichter |
7 |
1.3.2 Eingang |
7 |
1.3.3 Motor |
7 |
1.3.4 Sollwerteinstellung |
7 |
1.3.5 Verschiedenes |
8 |
1.4 Sicherheitsmaßnahmen |
10 |
1.5 CE-Kennzeichnungen |
11 |
1.5.1 Konformität |
11 |
1.5.2 Was fällt unter die Richtlinien? |
12 |
1.6 Übereinstimmung mit EMV-Richtlinie 2004/108/EG |
12 |
1.7 Zulassungen |
12 |
1.8 Entsorgung |
12 |
2 Produktübersicht |
13 |
2.1 Galvanische Trennung (PELV) |
13 |
2.1.1 PELV (Schutzkleinspannung) – Protective Extra Low Voltage |
13 |
2.1.2 Erdableitstrom |
14 |
2.2 Steuerung/Regelung |
14 |
2.2.1 Steuerverfahren |
15 |
2.2.2 Interner Stromgrenzenregler in Betriebsart VVC+ |
15 |
2.3 Regelungsstrukturen |
16 |
2.3.1 Regelungsstruktur bei VVC+ Advanced Vector Control |
16 |
2.3.2 Regelungsstruktur bei Fluxvektor ohne Geber |
17 |
2.3.3 Regelungsstruktur bei Fluxvektor mit Geber |
17 |
2.3.4 Hand-Steuerung [Hand On] und Fern-Betrieb [Auto On] |
18 |
2.3.5 Programmierung von Drehmomentgrenze und Stopp |
19 |
2.4 PID-Regelung |
20 |
2.4.1 PID-Drehzahlregler |
20 |
2.4.2 Für die Drehzahlregelung relevante Parameter |
21 |
2.4.3 Optimieren des PID-Drehzahlreglers |
23 |
2.4.4 PID-Prozessregler |
24 |
2.4.5 Relevante Parameter für die Prozessregelung |
25 |
2.4.6 Beispiel für PID-Prozessregler |
26 |
2.4.7 Programmierreihenfolge |
27 |
MG04H303 |
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1 |
Inhaltsverzeichnis |
VLT® Decentral Drive FCD 302 |
2.4.8 Optimierung des Prozessreglers |
29 |
2.4.9 Ziegler-Nichols-Verfahren |
29 |
2.5 Steuerleitungen und -klemmen |
30 |
2.5.1 Führung von Steuerleitungen |
30 |
2.5.2 DIP-Schalter |
30 |
2.5.3 Einfaches Verdrahtungsbeispiel |
30 |
2.5.4 Elektrische Installation, Steuerleitungen |
31 |
2.5.5 Relaisausgang |
32 |
2.6 Sollwertverarbeitung |
33 |
2.6.1 Sollwertgrenzen |
34 |
2.6.2 Skalierung von Festsollwerten und Bussollwerten |
35 |
2.6.3 Skalierung von Analogund Pulssollwerten und Istwert |
35 |
2.6.4 Totzone um Null |
36 |
2.7 Bremsfunktionen |
40 |
2.7.1 Mechanische Bremse |
40 |
2.7.1.1 Produktbroschüre für mechanische Bremse und Beschreibung des Stromkrei- |
|
ses |
40 |
2.7.1.2 Mechanische Bremssteuerung |
42 |
2.7.1.3 Verdrahtung der mechanischen Bremse |
44 |
2.7.1.4 Mechanische Bremse in Hubund Vertikalförderanwendungen |
44 |
2.7.2 Dynamische Bremse |
44 |
2.7.2.1 Bremswiderstände |
44 |
2.7.2.2 Auswahl des Bremswiderstands |
44 |
2.7.2.3 Bremswiderstände 10 W |
45 |
2.7.2.4 Bremswiderstand 40 % |
46 |
2.7.2.5 Steuerung mit Bremsfunktion |
46 |
2.7.2.6 Verdrahtung des Bremswiderstands |
46 |
2.8 Safe Torque Off |
46 |
2.9 EMV |
46 |
2.9.1 Allgemeine Aspekte von EMV-Emissionen |
46 |
2.9.2 Emissionsanforderungen |
48 |
2.9.3 Störfestigkeitsanforderungen |
48 |
2.9.4 EMV |
50 |
2.9.4.1 EMV-gerechte Installation |
50 |
2.9.4.2 Verwendung von EMV-gerechter Verkabelung |
52 |
2.9.4.3 Erdung abgeschirmter Steuerleitungen |
53 |
2.9.4.4 EMV-Schalter |
54 |
2.9.5 Netzversorgungsstörung/-rückwirkung |
54 |
2.9.5.1 Einfluss von Oberschwingungen in einer Energieverteilungsanlage |
54 |
2.9.5.2 Normen und Anforderungen zur Oberschwingungsbegrenzung |
55 |
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MG04H303 |
Inhaltsverzeichnis |
Projektierungshandbuch |
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|
2.9.5.3 Reduzierung, Vermeidung oder Kompensation von Oberschwingungen |
56 |
2.9.5.4 Oberschwingungsberechnung |
56 |
2.9.6 Fehlerstromschutzschalter |
56 |
2.9.7 EMV-Prüfergebnisse |
56 |
3 Systemintegration |
57 |
3.1 Umgebungsbedingungen |
57 |
3.1.1 Luftfeuchtigkeit |
57 |
3.1.2 Aggressive Umgebungsbedingungen |
57 |
3.1.3 Vibrationen und Erschütterungen |
57 |
3.1.4 Störgeräusche |
57 |
3.2 Montagepositionen |
57 |
3.2.1 Montagepositionen für hygienische Anwendungen |
58 |
3.3 Eingang: Netzseitige Dynamik |
59 |
3.3.1 Anschlüsse |
59 |
3.3.1.1 Allgemeine Hinweise zu Kabeln |
59 |
3.3.1.2 Netzund Erdanschluss |
59 |
3.3.1.3 Relaisanschluss |
59 |
3.3.2 Sicherungen und Trennschalter |
60 |
3.3.2.1 Sicherungen |
60 |
3.3.2.2 Empfehlungen |
60 |
3.3.2.3 CE-Konformität |
60 |
3.3.2.4 UL-Konformität |
60 |
3.4 Ausgang: Motorseitige Dynamik |
60 |
3.4.1 Motoranschluss |
60 |
3.4.2 Netztrennschalter |
62 |
3.4.3 Zusätzliche Motorinformationen |
62 |
3.4.3.1 Motorkabel |
62 |
3.4.3.2 Thermischer Motorschutz |
62 |
3.4.3.3 Parallelschaltung von Motoren |
63 |
3.4.3.4 Motorisolation |
63 |
3.4.3.5 Motorlagerströme |
63 |
3.4.4 Extreme Betriebszustände |
64 |
3.4.4.1 Thermischer Motorschutz |
65 |
3.5 Erste Inbetriebnahme und Test |
65 |
3.5.1 Hochspannungsprüfung |
65 |
3.5.2 Erdung |
65 |
3.5.3 Schutzerdungsverbindung |
66 |
3.5.4 Testen der endgültigen Konfiguration |
66 |
4 Anwendungsbeispiele |
67 |
MG04H303 |
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3 |
Inhaltsverzeichnis |
VLT® Decentral Drive FCD 302 |
4.1 Übersicht |
67 |
4.2 AMA |
67 |
4.2.1 AMA mit angeschlossener Kl. 27 |
67 |
4.2.2 AMA ohne angeschlossene Kl. 27 |
67 |
4.3 Analoger Drehzahlsollwert |
67 |
4.3.1 Spannung Analoger Drehzahlsollwert |
67 |
4.3.2 Strom Analoger Drehzahlsollwert |
68 |
4.3.3 Drehzahlsollwert (Verwendung eines manuellen Potenziometers) |
68 |
4.3.4 Drehzahl auf/Drehzahl ab |
68 |
4.4 Start/Stopp-Anwendungen |
69 |
4.4.1 Start-/Stopp-Befehl mit Safe Torque Off |
69 |
4.4.2 Puls-Start/Stopp |
69 |
4.4.3 Start/Stopp mit Reversierung und 4 Festdrehzahlen |
70 |
4.5 Busund Relaisanschluss |
70 |
4.5.1 Externe Alarmquittierung |
70 |
4.5.2 RS485-Netzwerkverbindung |
71 |
4.5.3 Motorthermistor |
71 |
4.5.4 Verwendung von SLC zur Einstellung eines Relais |
72 |
4.6 Bremsanwendung |
73 |
4.6.1 Mechanische Bremssteuerung |
73 |
4.6.2 Mechanische Bremse in Hubund Vertikalförderanwendungen |
73 |
4.7 Drehgeber |
75 |
4.7.1 Drehgeberrichtung |
75 |
4.8 Frequenzumrichtersystem mit Rückführung |
75 |
4.9 Smart Logic Control |
76 |
5 Besondere Betriebsbedingungen |
79 |
5.1 Manuelle Leistungsreduzierung |
79 |
5.1.1 Leistungsreduzierung wegen niedrigem Luftdruck |
79 |
5.1.2 Leistungsreduzierung beim Betrieb mit niedriger Drehzahl |
79 |
5.1.3 Umgebungstemperatur |
80 |
5.1.3.1 Leistungsgröße 0,37–0,75 kW |
80 |
5.1.3.2 Leistungsgröße 1,1–1,5 kW |
80 |
5.1.3.3 Leistungsgröße 2,2–3,0 kW |
81 |
5.2 Automatische Leistungsreduzierung |
81 |
5.2.1 Modus mit festem Sinusfilter |
83 |
5.2.2 Übersichtstabelle |
84 |
5.2.3 Hohe Motorbelastung |
84 |
5.2.4 Hohe Zwischenkreisspannung |
85 |
5.2.5 Niedrige Motordrehzahl |
85 |
5.2.6 Hoch intern |
86 |
4 |
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MG04H303 |
Inhaltsverzeichnis |
Projektierungshandbuch |
|
|
5.2.7 Strom |
86 |
5.3 Leistungsreduzierung beim Betrieb mit niedriger Drehzahl |
86 |
6 Typencode und Auswahlhilfe |
88 |
6.1 Typencodebeschreibung |
88 |
6.2 Bestellnummern |
90 |
6.2.1 Bestellnummern: Zubehör |
90 |
6.2.2 Bestellnummern: Ersatzteile |
90 |
6.3 Optionen und Zubehör |
91 |
6.3.1 Feldbus-Optionen |
91 |
6.3.2 VLT® Encoder Input MCB 102 |
91 |
6.3.3 VLT® Resolver Input MCB 103 |
92 |
7 Technische Daten |
95 |
7.1 Mechanische Abmessungen |
95 |
7.2 Elektrische Daten und Kabelquerschnitte |
96 |
7.2.1 Übersicht |
96 |
7.2.2 UL/cUL-zugelassene Vorsicherungen |
97 |
7.2.3 VLT® Decentral Drive FCD 302 Gleichspannungsniveaus |
97 |
7.3 Allgemeine technische Daten |
98 |
7.4 Wirkungsgrad |
103 |
7.5 dU/dt-Bedingungen |
103 |
Index |
105 |
MG04H303 |
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5 |
Einführung VLT® Decentral Drive FCD 302
1 |
1 |
1 Einführung |
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|
1.1 Lesen des Projektierungshandbuchs
Das Projektierungshandbuch enthält die notwendigen Informationen für die Integration des Frequenzumrichters in einer Vielzahl von Anwendungen.
VORSICHT
Weist auf eine potenziell gefährliche Situation hin, die zu leichten oder mittelschweren Verletzungen führen kann. Die Kennzeichnung kann ebenfalls als Warnung vor unsicheren Verfahren dienen.
1.1.1 Zusätzliche Materialien
•Das VLT® Decentral Drive FCD 302 Produkthandbuch enthält Informationen zur Installation und Inbetriebnahme des Frequenzumrichters.
•Das VLT® AutomationDrive FC 301/302 Programmierhandbuch beschreibt die Programmierung des Frequenzumrichters und enthält die kompletten Parameterbeschreibungen.
•Das Modbus RTU Produkthandbuch enthält alle notwendigen Informationen zur Steuerung, Überwachung und Programmierung des Frequenzumrichters über den integrierten ModbusFeldbus.
•Das VLT® PROFIBUS Converter MCA 114 Produkthandbuch, das VLT® EtherNet/IP MCA 121 Installationshandbuch und das VLT® PROFINET MCA 120 Installationshandbuch enthalten jeweils die notwendigen Informationen zur Steuerung, Überwachung und Programmierung des Frequenzumrichters über einen Feldbus.
•VLT® Encoder Option MCB 102 Installationsanweisungen.
•VLT® Automation Drive FC300, Resolver Option MCB 103 Installationsanweisungen.
•VLT® AutomationDrive FC300, Safe PLC Interface Option MCB 108 Installationsanweisungen.
•VLT® Brake Resistor MCE 101 Projektierungshandbuch.
•VLT® Frequency Converters Safe Torque Off Bedienungsanleitung.
•Zulassungen.
Technische Literatur und Zulassungen sind online verfügbar unter www.danfoss.de/search/?filter=type %3Adocumentation%2Csegment%3Adds.
In diesem Handbuch werden folgende Symbole verwendet:
WARNUNG
Weist auf eine potenziell gefährliche Situation hin, die zum Tod oder zu schweren Verletzungen führen kann!
HINWEIS
Weist auf eine wichtige Information hin, z. B. eine Situation, die zu Geräteoder sonstigen Sachschäden führen kann.
Dieses Handbuch verwendet folgende Konventionen:
•Nummerierte Listen zeigen Vorgehensweisen.
•Aufzählungslisten zeigen weitere Informationen und Beschreibung der Abbildungen.
•Kursivschrift bedeutet:
-Querverweise.
-Link.
-Fußnoten.
-Parametername.
-Parametergruppenname.
-Parameteroption.
•Alle Abmessungen in Zeichnungen sind in mm angegeben.
1.2Dokumentund Softwareversion
Dieses Handbuch wird regelmäßig geprüft und aktualisiert. Alle Verbesserungsvorschläge sind willkommen. Tabelle 1.1 zeigt die Dokumentversion und die entsprechende Softwareversion an.
Ausgabe |
Anmerkungen |
Software- |
|
|
version |
|
|
|
MG04H3xx |
Die EMV-gerechte Installation wurde |
7.5x |
|
aktualisiert. |
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Tabelle 1.1 Dokumentund Softwareversion |
|
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MG04H303 |
Einführung Projektierungshandbuch
1.3 Definitionen |
nslip |
|
1.3.1 Frequenzumrichter |
Motorschlupf. |
|
PM,N |
||
|
IVLT,MAX
Maximaler Ausgangsstrom.
IVLT,N
Vom Frequenzumrichter gelieferter Ausgangsnennstrom.
UVLT,MAX
Maximale Ausgangsspannung.
Motornennleistung (Typenschilddaten in kW oder HP).
TM,N
Nenndrehmoment (Motor).
UM
Momentanspannung des Motors.
UM,N
Motornennspannung (Typenschilddaten).
1.3.2 Eingang |
Losbrechmoment |
|
Moment |
Steuerbefehl |
Kippgrenze |
Sie können den angeschlossenen Motor über das LCP und die Digitaleingänge starten und stoppen.
Die Funktionen sind in zwei Gruppen unterteilt.
Funktionen in Gruppe 1 haben eine höhere Priorität als Funktionen in Gruppe 2.
Gruppe 1 Reset, Freilaufstopp, Reset und Freilaufstopp,
Schnellstopp, DC-Bremse, Stopp und [Off]-Taste.
Gruppe 2 Start, Puls-Start, Reversierung, Start Rücklauf, Festdrehzahl JOG und Ausgangsfrequenz speichern.
1 1
<![if ! IE]><![endif]>175ZA078.10
Tabelle 1.2 Funktionsgruppen |
Drehzahi |
|
|
|
Abbildung 1.1 Losbrechmoment |
1.3.3 Motor
Motor läuft
An der Antriebswelle erzeugtes Drehmoment und Drehzahl von 0 U/min zur maximalen Drehzahl am Motor.
fJOG
Motorfrequenz bei aktivierter Funktion Festdrehzahl JOG (über Digitalklemmen).
fM
Motorfrequenz.
fMAX
Maximale Motorfrequenz.
fMIN
Minimale Motorfrequenz.
fM,N
Motornennfrequenz (Typenschilddaten).
IM
Motorstrom (Istwert).
IM,N
Motornennstrom (Typenschilddaten).
nM,N
Motornenndrehzahl (Typenschilddaten).
ns
Synchrone Motordrehzahl.
ns |
|
2 × |
Par. |
1 |
23 × 60 |
s |
= |
Par.. |
|
||||
|
|
|
. 1 |
39 |
|
ηVLT
Der Wirkungsgrad des Frequenzumrichters ist definiert als das Verhältnis zwischen Leistungsabgabe und Leistungsaufnahme.
Einschaltsperrbefehl
Ein Stoppbefehl, der zur Gruppe 1 der Steuerbefehle gehört – siehe Tabelle 1.2.
Stoppbefehl
Ein Stoppbefehl, der zur Gruppe 1 der Steuerbefehle gehört – siehe Tabelle 1.2.
1.3.4 Sollwerteinstellung
Analogsollwert
Ein Sollwertsignal an den Analogeingängen 53 oder 54 (Spannung oder Strom).
Binärsollwert
Ein an die serielle Kommunikationsschnittstelle übertragenes Signal.
Festsollwert
Ein definierter Festsollwert, einstellbar zwischen -100 % und +100 % des Sollwertbereichs. Sie können bis zu 8 Festsollwerte über die Digitaleingänge auswählen.
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Einführung |
VLT® Decentral Drive FCD 302 |
1 1 Pulssollwert
Ein an die Digitaleingänge übertragenes Pulsfrequenzsignal (Klemme 29 oder 33).
RefMAX
Bestimmt das Verhältnis zwischen dem Sollwerteingang bei 100 % des Gesamtskalenwerts (in der Regel 10 V, 20 mA) und dem resultierenden Sollwert. Der maximale Sollwert wird in Parameter 3-03 Maximaler Sollwert eingestellt.
RefMIN
Bestimmt das Verhältnis zwischen dem Sollwerteingang bei 0 % (normalerweise 0 V, 0 mA, 4 mA) und dem resultierenden Sollwert. Der minimale Sollwert wird in
Parameter 3-02 Minimaler Sollwert eingestellt.
1.3.5 Verschiedenes
Analogeingänge
Die Analogeingänge können verschiedene Funktionen des Frequenzumrichters steuern.
Es gibt zwei Arten von Analogeingängen: Stromeingang, 0-20 mA und 4-20 mA Spannungseingang, -10 V DC bis +10 V DC.
Analogausgang
Die Analogausgänge können ein Signal von 0-20 mA oder 4-20 mA ausgeben.
Automatische Motoranpassung, AMA
Der AMA-Algorithmus bestimmt die elektrischen Parameter für den angeschlossenen Motor im Stillstand.
Bremswiderstand
Der Bremswiderstand wird zur Aufnahme der bei generatorischer Bremsung erzeugten Energie benötigt. Während generatorischer Bremsung erhöht sich die Zwischenkreisspannung. Ein Bremschopper stellt sicher, dass die generatorische Energie an den Bremswiderstand übertragen wird.
Konstantmoment (CT)-Kennlinie
Konstantmomentkennlinie; wird für Anwendungen wie Förderbänder, Verdrängungspumpen und Krane eingesetzt.
Digitaleingänge
Die Digitaleingänge können verschiedene Funktionen des Frequenzumrichters steuern.
Digitalausgänge
Der Frequenzumrichter verfügt über zwei programmierbare Ausgänge, die ein 24-V-DC-Signal (max. 40 mA) liefern können.
DSP
Digitaler Signalprozessor.
ETR
Das elektronische Thermorelais ist eine Berechnung der thermischen Belastung auf Grundlage der aktuellen Belastung und Zeit. Damit lässt sich die Motortemperatur schätzen.
Hiperface®
Hiperface® ist eine eingetragene Marke von Stegmann.
Initialisierung
Eine Initialisierung (Parameter 14-22 Betriebsart) stellt die Werkseinstellungen des Frequenzumrichters wieder her.
Arbeitszyklus für Aussetzbetrieb
Der Aussetzbetrieb bezieht sich auf eine Abfolge von Arbeitszyklen. Jeder Zyklus besteht aus einem Belastungsund einem Entlastungszeitraum. Der Betrieb kann periodisch oder nichtperiodisch sein.
LCP
Das LCP Bedienteil dient zum Steuern und Programmieren des Frequenzumrichters. Die Bedieneinheit ist abnehmbar, und Sie können sie mithilfe des optionalen Einbausatzes bis zu 3 m (10 ft) entfernt vom Frequenzumrichter anbringen (z. B. an einer Schaltschranktür).
lsb
Steht für „Least Significant Bit“; bei binärer Codierung das Bit mit der niedrigsten Wertigkeit.
msb
Steht für „Most Significant Bit“; bei binärer Codierung das Bit mit der höchsten Wertigkeit.
MCM
Steht für Mille Circular Mil; eine amerikanische Maßeinheit für den Leitungsquerschnitt. 1 MCM ≈ 0,5067 mm2.
Online/Offline-Parameter
Änderungen an Online-Parametern sind sofort nach Änderung des Datenwertes wirksam. Drücken Sie [OK], um Änderungen an Offline-Parametern zu aktivieren.
PID-Prozess
Die PID-Regelung sorgt durch eine Anpassung der Ausgangsfrequenz an die wechselnde Last für eine Aufrechterhaltung von erforderlichen Werten wie Drehzahl, Druck, Temperatur usw.
PCD
Process Control Data (Prozessregelungsdaten).
Ausund Einschaltzyklus
Schalten Sie die Stromversorgung aus, bis das Display (LCP) dunkel ist. Schalten Sie den Strom anschließend wieder ein.
Pulseingang/Inkrementalgeber
Ein externer digitaler Impulsgeber für Istwertinformationen über die Motordrehzahl. Der Drehgeber kommt in Anwendungen zum Einsatz, bei denen eine große Genauigkeit bei der Drehzahlregelung erforderlich ist.
Fehlerstromschutzschalter
Fehlerstromschutzschalter.
Parametersatz
Sie können die Parametereinstellungen in vier Parametersätzen speichern. Sie können zwischen den vier Parametersätzen wechseln oder einen Satz bearbeiten, während ein anderer Satz gerade aktiv ist.
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Einführung |
Projektierungshandbuch |
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SFAVM
Schaltmodus mit der Bezeichnung „Statorfluss-orientierte asynchrone Vektormodulation“ (Parameter 14-00 Schaltmuster).
Schlupfausgleich
Der Frequenzumrichter gleicht den belastungsabhängigen Motorschlupf aus, indem er unter Berücksichtigung des Motorersatzschaltbildes und der gemessenen Motorbelastung die Ausgangsfrequenz anpasst (nahezu konstante Motordrehzahl).
SLC
Der SLC (Smart Logic Control) ist eine Abfolge benutzerdefinierter Aktionen, die ausgeführt werden, wenn die zugehörigen benutzerdefinierten Ereignisse vom SLC als „wahr“ bewertet werden. (Siehe Kapitel 4.9.1 Smart Logic Controller).
STW (ZSW)
Zustandswort
Frequenzumrichter-Standardbus
Schließt RS485-Bus mit FC-Protokoll oder MC-Protokoll ein. Siehe Parameter 8-30 FC-Protokoll.
THD
Total Harmonic Distortion ist die gesamte Spannungsverzerrung, die aus den einzelnen Spannungsoberschwingungen berechnet wird.
Thermistor
Ein temperaturabhängiger Widerstand, installiert am Frequenzumrichter oder Motor.
Abschaltung
Ein Zustand, der in Fehlersituationen eintritt, z. B. bei einer Übertemperatur des Frequenzumrichters oder wenn der Frequenzumrichter den Motor, den Prozess oder den Mechanismus schützt. Der Frequenzumrichter verhindert einen Neustart, bis die Ursache der Störung behoben wurde. Starten Sie den Frequenzumrichter zum Beenden des Alarmzustands neu. Sie dürfen die Abschaltung nicht zu Zwecken der Personensicherheit verwenden.
Abschaltblockierung
Der Frequenzumrichter wechselt in Störungssituationen zum Selbstschutz in diesen Zustand. Der Frequenzumrichter erfordert einen Eingriff, z. B. bei einem Kurzschluss am Ausgang. Sie können eine Abschaltblockierung nur durch Unterbrechen der Netzversorgung, Beheben der Fehlerursache und erneuten Anschluss des Frequenzumrichters aufheben. Der Neustart wird verzögert, bis der Fehlerzustand über die [Reset]-Taste am LCP quittiert wird. In einigen Fällen erfolgt die Aufhebung automatisch (durch vorherige Programmierung). Sie dürfen die Abschaltblockierung nicht zu Zwecken der Personensicherheit verwenden.
VT-Kennlinie
Variable Drehmomentkennlinie; typisch bei Anwendungen mit quadratischem Lastmomentverlauf über den Drehzahlbereich, z. B. Kreiselpumpen und Lüfter.
VVC+ |
1 1 |
Im Vergleich zur herkömmlichen U/f-Steuerung bietet die Spannungsvektorsteuerung (VVC+) eine verbesserte Dynamik und Stabilität, sowohl bei Änderung des Drehzahlsollwerts als auch in Bezug auf das LastDrehmoment.
60° AVM
60° Asynchrone Vektormodulation (Parameter 14-00 Schaltmuster).
Leistungsfaktor
Der Leistungsfaktor ist das Verhältnis zwischen I1 und Ieff.
|
|
|
3 |
x U x I cos |
ϕ |
|
|
|
|||||
Leistungs |
faktor |
|
|
|
x U x1IEFF |
|
|
|
|||||
Der Leistungsfaktor=einer 3-Phasen-Regelung ist definiert |
|||||||||||||
als: |
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Leistungs |
faktor |
I |
|
x cos |
|
|
I |
|
da cos |
||||
|
1 |
|
I |
EFF ϕ1 |
|
IEFF |
|||||||
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
Der Leistungsfaktor gibt an, wie stark ein Frequenzum- |
||
= |
= |
ϕ1 = 1 |
richter die Netzversorgung belastet.
Je niedriger der Leistungsfaktor, desto höher der Ieff bei gleicher kW-Leistung.
IEFF = I21 + I25 + I27 + .. + I2n
Darüber hinaus weist ein hoher Leistungsfaktor darauf hin, dass der Oberschwingungsstrom sehr niedrig ist.
Die in den Frequenzumrichtern eingebauten DC-Spulen erzeugen einen hohen Leistungsfaktor. Dadurch wird die Netzbelastung reduziert.
Zielposition
Die endgültige Zielposition, festgelegt durch Positionierungsbefehle. Der Profilgenerator verwendet diese Position zur Berechnung dieses Drehzahlprofils.
Sollposition
Der vom Profilgenerator berechnete tatsächliche Positionssollwert. Der Frequenzumrichter verwendet diese Sollposition als Sollwert für Position PI.
Istposition
Die Istposition eines Drehgebers oder ein Wert, den die Motorsteuerung bei Regelung ohne Rückführung berechnet. Der Frequenzumrichter verwendet die Istposition als Istwert für Position PI.
Positionsfehler
Der Positionsfehler ist die Differenz zwischen der Istund der Sollposition. Der Positionsfehler ist der Eingang für den PI-Positionsregler.
Positionseinheit
Die physische Einheit für Positionswerte.
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1 1 1.4 Sicherheitsmaßnahmen
WARNUNG
Der Frequenzumrichter steht bei Netzanschluss unter lebensgefährlicher Spannung. Korrekte Planung der Installation des Motors, Frequenzumrichters oder Feldbusses ist notwendig. Befolgen Sie daher stets die Anweisungen in diesem Handbuch sowie die örtlichen und nationalen Vorschriften und Sicherheitsvorschriften. Unsachgemäße Installation des Motors, Frequenzumrichters oder Feldbusses kann zum Tod, zu schweren Verletzungen sowie zu Schäden am Gerät führen!
WARNUNG
HOCHSPANNUNG
Das Berühren spannungsführender Teile – auch nach der Trennung vom Netz – ist lebensgefährlich.
Achten Sie außerdem bei der Planung darauf, dass andere Spannungseingänge, wie z. B. 24 V DC, Zwischenkreiskopplung (Zusammenschalten eines DCZwischenkreises) sowie der Motoranschluss beim kinetischen Speicher ausgeschaltet sind.
Sie müssen Anlagen, in denen Frequenzumrichter installiert sind, gemäß den gültigen Sicherheitsvorschriften (z. B. Bestimmungen für technische Anlagen, Unfallverhütungsvorschriften usw.) mit zusätzlichen Überwachungsund Schutzeinrichtungen versehen. Sie dürfen allerdings Änderungen an den Frequenzumrichtern über die Betriebssoftware vornehmen.
Das Nichtbeachten der Planungsempfehlungen kann bei Betrieb der Geräte zum Tod oder zu schweren Verletzungen führen!
HINWEIS
Gefährliche Situationen sind vom Maschinenbauer/ Integrator zu identifizieren, der dann dafür verantwortlich ist, notwendige Schutzmaßnahmen zu berücksichtigen. Zusätzliche Überwachungsund Schutzvorrichtungen können vorgesehen werden. Dabei sind immer geltende Sicherheitsvorschriften zu beachten, z. B. Bestimmungen für technische Anlagen, Unfallverhütungsvorschriften usw.
HINWEIS
Vertikalförderund Hubanwendungen:
Die Steuerung der externen Bremsen muss immer redundant ausgelegt werden. Die Funktionen des Frequenzumrichters sind keinesfalls als primäre Sicherheitsschaltung zu betrachten. Erfüllen Sie alle einschlägigen Normen, z. B.
Hebezeuge: IEC 60204-32 Aufzüge: EN 81
Protection Mode
Wenn ein Hardwaregrenzwert des Motorstroms oder der Zwischenkreisspannung überschritten wird, wechselt der Frequenzumrichter in den Protection Mode. „Protection mode“ bedeutet eine Änderung der PWM-Modulations- strategie und eine niedrige Taktfrequenz, um Verluste auf ein Minimum zu reduzieren. Dies wird nach dem letzten Fehler 10 s fortgesetzt und erhöht die Zuverlässigkeit und die Robustheit des Frequenzumrichters, während die vollständige Regelung des Motors wiederhergestellt wird. In Hubund Vertikalförderanwendungen kann der Protection Mode nicht eingesetzt werden, da der Frequenzumrichter diese Betriebsart in der Regel nicht wieder verlassen kann und daher die Zeit bis zur Aktivierung der Bremse verlängert. Dies ist nicht empfehlenswert.
Der „Protection Mode“ wird durch Einstellen von
Parameter 14-26 WR-Fehler Abschaltverzögerung auf 0 deaktiviert. Dies bedeutet, dass der Frequenzumrichter sofort abschaltet, wenn einer der Hardwaregrenzwerte überschritten wird.
HINWEIS
Deaktivieren Sie den Protection Mode in Hubanwendungen (Parameter 14-26 WR-Fehler Abschaltverzögerung=0).
WARNUNG
ENTLADEZEIT
Der Frequenzumrichter enthält Zwischenkreiskondensatoren, die auch bei abgeschaltetem Frequenzumrichter geladen sein können. Auch wenn die Warn-LED nicht leuchten, kann Hochspannung anliegen. Das Nichteinhalten der angegebenen Wartezeit nach dem Trennen der Stromversorgung vor Wartungsoder Reparaturarbeiten kann zum Tod oder zu schweren Verletzungen führen!
•Stoppen Sie den Motor.
•Trennen Sie die Netzversorgung und alle externen Zwischenkreisversorgungen, einschließlich externer Batterie-, USVund Zwischenkreisverbindungen mit anderen Frequenzumrichtern.
•Trennen oder verriegeln Sie den PM-Motor.
•Warten Sie, damit die Kondensatoren vollständig entladen können. Die notwendige Wartezeit finden Sie in Tabelle 1.3 sowie auf dem Typenschild auf der Oberseite des Frequenzumrichters.
•Verwenden Sie vor der Durchführung von Wartungsoder Reparaturarbeiten ein geeignetes Spannungsmessgerät, um sicherzustellen, dass die Kondensatoren vollständig entladen sind.
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Projektierungshandbuch |
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Spannung [V] |
Mindestwartezeit (Minuten) |
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7 |
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200–240 |
0,25–3,7 kW |
– |
5,5–37 kW |
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380–500 |
0,25–7,5 kW |
– |
11–75 kW |
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525–600 |
0,75–7,5 kW |
– |
11–75 kW |
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525–690 |
– |
1,5–7,5 kW |
11–75 kW |
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Tabelle 1.3 Entladezeit
1.5 CE-Kennzeichnungen
Die CE-Kennzeichnung ist eine gute Sache, wenn sie ihrem eigentlichen Zweck entsprechend eingesetzt wird: der Vereinfachung des Handelsverkehrs innerhalb von EU und EFTA.
Allerdings kann die CE-Kennzeichnung viele verschiedene Spezifikationen abdecken. Sie müssen also prüfen, was durch ein bestimmtes CE-Zeichen tatsächlich gedeckt ist.
Die technischen Daten können sich stark unterscheiden. Aus diesem Grund kann ein CE-Zeichen einem Installateur auch durchaus ein falsches Sicherheitsgefühl vermitteln, wenn ein Frequenzumrichter als Bauteil eines Systems oder Gerätes eingesetzt wird.
Danfoss versieht die Frequenzumrichter mit einem CEZeichen gemäß der Niederspannungsrichtlinie. Das bedeutet, dass bei korrekter Installation des Frequenzumrichters dessen Übereinstimmung mit der Niederspannungsrichtlinie garantiert ist. Danfoss nimmt die CE-Kennzeichnung gemäß der Richtlinie vor und liefert auf Wunsch eine Konformitätserklärung.
Das CE-Zeichen gilt auch für die EMV-Richtlinie, unter der Voraussetzung, dass die Hinweise in diesem Handbuch zur EMV-gerechten Installation und Filterung beachtet werden. Auf dieser Grundlage wird eine Konformitätserklärung gemäß EMV-Richtlinie ausgestellt.
Das Projektierungshandbuch bietet detaillierte Anweisungen für eine EMV-gerechte Installation.
1.5.1 Konformität |
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1 |
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Die Maschinenrichtlinie (2006/42/EG)
Frequenzumrichter fallen nicht unter die Maschinenrichtlinie. Wird ein Frequenzumrichter jedoch für den Einsatz in einer Maschine geliefert, so stellt Danfoss Informationen zu Sicherheitsaspekten des Motors zur Verfügung.
Was ist unter CE-Konformität und dem CE-Zeichen zu verstehen?
Sinn und Zweck der CE-Kennzeichnung ist ein Abbau technischer Handelsbarrieren innerhalb der EFTA und der EU. Die EU hat das CE-Zeichen als einfache Kennzeichnung für die Übereinstimmung eines Produkts mit den entsprechenden EU-Richtlinien eingeführt. Über die technischen Daten oder die Qualität eines Produkts sagt die CE-Kennzeichnung nichts aus. Frequenzumrichter fallen unter 2 EU-Richtlinien:
Die Niederspannungsrichtlinie (2014/35/EU)
Frequenzumrichter müssen seit dem 1. Januar 2014 die CEKennzeichnung in Übereinstimmung mit der Niederspannungsrichtlinie erfüllen. Die Niederspannungsrichtlinie gilt für alle elektrischen Geräte im Spannungsbereich von 50–1000 V AC und 75–1500 V DC.
Der Zweck der Richtlinie ist die Gewährleistung der Personensicherheit und die Vermeidung von Beschädigungen der Anlage und Geräte, wenn Anwender die elektrischen Betriebsmittel bei ordnungsgemäßer Installation, Wartung und bestimmungsgemäßer Verwendung bedienen.
Die EMV-Richtlinie (2014/30/EU)
Der Zweck der EMV-Richtlinie (elektromagnetische Verträglichkeit) ist die Reduzierung elektromagnetischer Störungen und die Verbesserung der Störfestigkeit der elektrischen Geräte und Installationen. Die grundlegende Schutzanforderung der EMV-Richtlinie gibt vor, dass Betriebsmittel, die elektromagnetische Störungen (EMV) verursachen oder deren Betrieb durch diese Störungen beeinträchtigt werden kann, so ausgelegt sein müssen, dass ihre erreichten elektromagnetischen Störungen begrenzt sind. Die Geräte müssen bei ordnungsgemäßer Installation und Wartung sowie bestimmungsgemäßer Verwendung einen geeigneten Grad der Störfestigkeit gegenüber EMV aufweisen.
Elektrische Geräte, die alleine oder als Teil einer Anlage verwendet werden, müssen eine CE-Kennzeichnung tragen. Anlagen müssen nicht über eine CE-Kennzeichnung verfügen, jedoch den grundlegenden Schutzanforderungen der EMV-Richtlinie entsprechen.
Meistens werden Frequenzumrichter von Fachleuten als komplexes Bauteil eingesetzt, das Teil eines größeren Geräts oder Systems oder einer größeren Anlage ist.
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1 1 1.5.2 Was fällt unter die Richtlinien?
Die EMV-Richtlinie 2014/30/EU der EU beschreibt 3 typische Situationen für die Verwendung eines Frequenzumrichters. Siehe unten zu EMV-Konformität und CE-Kennzeichnung.
1.6Übereinstimmung mit EMV-Richtlinie 2004/108/EG
Meistens setzen Fachleuchte Frequenzumrichter als komplexes Bauteil ein, das Teil eines größeren Geräts, Systems bzw. einer Anlage ist.
•
•
Der Frequenzumrichter wird direkt im freien Handel an den Endkunden verkauft. Der Frequenzumrichter wird beispielsweise an einen Heimwerkerbaumarkt verkauft. Der Endanwender ist nicht sachkundig. Er installiert den Frequenzumrichter selbst, z. B. für ein Heimwerkeroder Haushaltsgerät o. Ä. Für derartige Anwendungen bedarf der Frequenzumrichter der CEKennzeichnung gemäß der EMV-Richtlinie.
Der Frequenzumrichter wird für die Installation in einer Anlage verkauft. Die Anlage wird von Fachkräften installiert. Es kann sich dabei z. B. um eine Produktionsanlage oder um eine von Fachleuchten konstruierte und installierte Heizungsoder Lüftungsanlage handeln. Der Frequenzumrichter und die fertige Anlage bedürfen keiner CE-Kennzeichnung nach der EMV-Richtlinie. Die Anlage muss jedoch den grundlegenden Anforderungen der EMV-Richtlinie entsprechen. Dies kann der Anlagenbauer durch den Einsatz von Bauteilen, Geräten und Systemen sicherstellen, die eine CE-Kennzeichnung gemäß der EMV-Richtlinie besitzen.
HINWEIS
Der Installierende trägt die Verantwortung für die endgültigen EMV-Eigenschaften des Geräts, Systems oder der Installation.
Als Hilfe für den Installateur hat Danfoss EMV-Installations- richtlinien für das Antriebssystem erstellt. Zum Einhalten der für Antriebssysteme angegebenen Normen und Prüfniveaus müssen die Hinweise zur EMV-gerechten Installation befolgt werden. Siehe Kapitel 2.9.4 EMV.
1.7 Zulassungen
Tabelle 1.4 FCD 302 Zulassungen
Der Frequenzumrichter erfüllt die Anforderungen der UL508C bezüglich der thermischen Sicherung. Weitere Informationen finden Sie unter Kapitel 3.4.3.2 Thermischer Motorschutz.
•Der Frequenzumrichter wird als Teil eines Komplettsystems verkauft. Das System wird als Kompletteinheit angeboten, z. B. eine Klimaanlage. Das gesamte System muss gemäß der EMV-Richtlinie die CE-Kennzeichnung tragen. Dies kann der Hersteller entweder durch den Einsatz CE-gekennzeichneter Bauteile gemäß EMV-Richtlinie oder durch Überprüfung der EMVEigenschaften des Systems gewährleisten. Entscheidet sich der Hersteller dafür, nur CEgekennzeichnete Bauteile einzusetzen, so braucht das Gesamtsystem nicht getestet zu werden.
1.8 Entsorgung
Elektrische Geräte und Komponenten dürfen nicht zusammen mit normalem Hausabfall entsorgt werden.
Diese müssen separat mit Elektround Elektronik-Altgeräten gemäß den lokalen Bestimmungen und den aktuell gültigen Gesetzen gesammelt werden.
Tabelle 1.5 Entsorgungshinweise
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Projektierungshandbuch |
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2 Produktübersicht
<![if ! IE]><![endif]>130BC963.10
Abbildung 2.1 Kleines Gerät
<![if ! IE]><![endif]>130BC964.10
Abbildung 2.2 Großes Gerät
2.1 Galvanische Trennung (PELV)
2.1.1PELV (Schutzkleinspannung) – Protective Extra Low Voltage
PELV bietet Schutz durch Kleinspannung. Ein Schutz gegen elektrischen Schlag gilt als gewährleistet, wenn die Stromversorgung vom Typ PELV (Schutzkleinspannung – Protective Extra Low Voltage) ist und die Installation gemäß den örtlichen bzw. nationalen Vorschriften für PELVVersorgungen ausgeführt wurde.
Alle Steuerklemmen und die Relaisklemmen 01-03/04-06 entsprechen PELV (Protective Extra Low Voltage) – gilt nicht bei geerdetem Dreieck-Netz größer 400 V.
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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 Bauteile, die die elektrische Trennung wie in Abbildung 2.3 beschrieben bilden, erfüllen ebenfalls die Anforderungen für höhere Isolierung und der entsprechenden Tests gemäß Beschreibung in EN 61800-5-1.
Die galvanische PELV-Trennung ist an 6 Punkten vorhanden (siehe Abbildung 2.3).
Um den PELV-Schutzgrad beizubehalten, müssen alle steuerklemmenseitig angeschlossenen Geräte den PELVAnforderungen entsprechen, d. h. Thermistoren müssen beispielsweise verstärkt/zweifach isoliert sein.
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<![if ! IE]> <![endif]>130BC968.11 |
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M |
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Schaltnetzteil (SMPS) einschließlich Isolation des Signals |
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UDC, das die Gleichstrom-Zwischenkreisspannung anzeigt. |
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IGBT-Ansteuerkarte zur Ansteuerung der IGBTs (Triggert- |
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ransformatoren/Optokoppler). |
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Stromwandler. |
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Bremselektronik (Optokoppler). |
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Einschaltstrombegrenzung, Funkfrequenzstörung und |
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Temperaturmesskreise. |
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Ausgangsrelais. |
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Mechanische Bremse. |
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Eine funktionale galvanische Trennung für die optionale |
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externe 24-V-Versorgung und für die RS485-Standardbus- |
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schnittstelle. |
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Eine funktionale galvanische Trennung für die optionale |
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externe 24-V-Versorgung und für die RS485-Standardbus- |
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schnittstelle. |
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Abbildung 2.3 Galvanische Trennung
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HINWEIS
Installation in großer Höhenlage:
2 2 380–500 V: Bei Höhen über 2000 m wenden Sie sich bezüglich der PELV (Schutzkleinspannung – Protective extra low voltage) an Danfoss.
2.1.2 Erdableitstrom
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. Ein Fehlerstrom im Frequenzumrichter an den Ausgangsleistungsklemmen kann eine Gleichstromkomponente enthalten, die die Filterkondensatoren laden und einen transienten Erdstrom verursachen kann.
Der Ableitstrom hängt ebenfalls von der Netzverzerrung ab.
HINWEIS
Wenn Sie einen Filter verwenden, schalten Sie beim Laden des Filters Parameter 14-50 EMV-Filter aus, um einen hohen Ableitstrom und ein Auslösen des Fehlerstromschutzschalters zu verhindern.
EN 61800-5-1 (Produktnorm für Elektrische Leistungsantriebssysteme mit einstellbarer Drehzahl) stellt besondere Anforderungen, wenn der Erdableitstrom 3,5 mA übersteigt. Verstärken Sie die Erdung auf eine der folgenden Arten:
•Erdungskabel (Klemme 95) mit einem Querschnitt von mindestens 10 mm2 (7 AWG). Hierfür ist ein PE-Adapter erforderlich (optional erhältlich).
•Zwei getrennt verlegte Erdungskabel, die die vorgeschriebenen Maße einhalten.
Weitere Informationen finden Sie in EN/IEC 61800-5-1 und EN 50178.
Fehlerstromschutzschalter
Wenn Fehlerstromschutzschalter (RCDs), auch als Erdschlusstrennschalter (CLCBs) bezeichnet, zum Einsatz kommen, sind die folgenden Anforderungen einzuhalten:
•Verwenden Sie netzseitig allstromsensitive Fehlerstromschutzschalter (Typ B).
•Verwenden Sie Fehlerstromschutzschalter mit Einschaltverzögerung, um Fehler durch transiente Erdströme zu vermeiden.
•Bemessen Sie Fehlerstromschutzschalter in Bezug auf Systemkonfiguration und Umgebungsbedingungen.
Leakage current [mA] |
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100 kHz |
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Abbildung 2.4 Einfluss der Trennfrequenz des Fehlerstromschutzschalters
Siehe auch Anwendungshinweis zum Fehlerstromschutzschalter.
2.2 Steuerung/Regelung
Ein Frequenzumrichter richtet die Netzwechselspannung in Gleichspannung gleich. Diese Gleichspannung wird dann in eine Wechselspannung mit variabler Amplitude und Frequenz umgewandelt.
Spannung/Strom und Frequenz am Motorausgang sind somit variabel, was eine stufenlose Drehzahlregelung von herkömmlichen Dreiphasen-Wechselstrommotoren und Permanentmagnet-Synchronmotoren ermöglicht.
Der VLT® Decentral Drive FCD 302 Frequenzumrichter ist für Anlagen mit mehreren kleineren Antrieben ausgelegt, insbesondere Horizontalförderanwendungen, wie z. B. in der Nahrungsmittelund Getränkeindustrie und in der Fördertechnik. In Anlagen, in denen mehrere Motoren in einer Fabrik verteilt sind, wie in Abfüllanlagen, Nahrungsmittelzubereitungsund Verpackungsanlagen sowie Gepäckfertigungsanlagen in Flughäfen, kann es Dutzende, vielleicht sogar Hunderte von Frequenzumrichtern geben, die verteilt über eine große Fläche zusammen arbeiten. In diesen Fällen überwiegen die Verkabelungskosten allein schon die Kosten der einzelnen Frequenzumrichter und es ist sinnvoll, die Steuerung und Regelung näher an die Motoren zu bringen.
Sie können den Frequenzumrichter für die Regelung der Drehzahl oder des Drehmoments an der Motorwelle konfigurieren.
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Produktübersicht |
Projektierungshandbuch |
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Drehzahlregelung
Es gibt zwei Arten der Drehzahlregelung:
•Drehzahlregelung ohne Istwertrückführung vom Motor (ohne Geber).
•Drehzahlregelung mit Istwertrückführung mit PIDRegelcharakteristik. Eine korrekt optimierte Drehzahlregelung mit Istwertrückführung arbeitet wesentlich genauer als eine ohne Istwertrückführung.
Drehmomentregelung
Die Drehmomentregelung kommt in Anwendungen zum Einsatz, in denen das Drehmoment an der Motorwelle in der Anwendung zur Zugkraftregelung dient.
•Die Regelung mit Rückführung bei Fluxvektorbetrieb mit Geber ermöglicht eine Motorsteuerung anhand der Istwertsignale vom System. Sie bietet überragendes Drehmomentregelverhalten in allen vier Quadranten und bei allen Motordrehzahlen.
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VVC+-Betrieb ohne Rückführung. Die Funktion |
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wird in mechanisch robusten Anwendungen |
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verwendet, dabei ist jedoch die Genauigkeit |
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begrenzt. Die Drehmomentfunktion ohne |
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Rückführung funktioniert grundsätzlich nur in |
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einer Drehzahlrichtung. Das Drehmoment wird |
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anhand der internen Strommessung des Frequen- |
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zumrichters berechnet. Siehe Anwendungsbeispiel |
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Kapitel 2.3.1 Regelungsstruktur bei VVC+ Advanced |
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Vector Control. |
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Drehzahl-/Drehmomentsollwert
Der Sollwert für dieses Regelverhalten kann entweder ein einzelner Sollwert oder die Summe verschiedener Sollwerte einschließlich relativ skalierter Sollwerte sein. Die Sollwertverarbeitung wird ausführlich in
Kapitel 2.6 Sollwertverarbeitung erklärt.
2.2.1 Steuerverfahren
Der Frequenzumrichter verfügt über verschiedene Arten von Motorsteuerprinzipen, wie U/f-Sondermotor-Modus, VVC+ oder Flux-Vektor-Motorregelung.
Der Frequenzumrichter ist auch in der Lage, Permanentmagnet-Synchronmotoren (bürstenlose Servomotoren) sowie normale Käfigläufer-Asynchronmotoren zu steuern.
Der Kurzschlussschutz beim Frequenzumrichter wird von Stromwandlern in allen 3 Motorphasen und einem Entsättigungsschutz mit Rückführung von der Bremse sicher realisiert.
L1 91
L2 92
L3 93
R inr |
Inrush |
P 14-50 |
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R+ |
Brake |
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Resistor |
R- |
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U 96 |
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V 97 |
M |
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W 98 |
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<![endif]>130BC965.10
Abbildung 2.5 Steuerverfahren
2.2.2 Interner Stromgrenzenregler in Betriebsart VVC+
Der Frequenzumrichter hat einen integrierten Stromgrenzenregler, der aktiviert wird, wenn der Motorstrom und somit das Drehmoment die in Parameter 4-16 Momentengrenze motorisch, Parameter 4-17 Momentengrenze generatorisch und
Parameter 4-18 Stromgrenze eingestellten Drehmomentgrenzen überschreitet.
Bei Erreichen der generatorischen oder motorischen Stromgrenze versucht der Frequenzumrichter schnellstmöglich, die eingestellten Drehmomentgrenzen wieder zu unterschreiten, ohne die Kontrolle über den Motor zu verlieren.
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Produktübersicht VLT® Decentral Drive FCD 302
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2.3 Regelungsstrukturen |
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2.3.1 |
Regelungsstruktur bei VVC+ Advanced Vector Control |
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Abbildung 2.6 Regelungsstruktur in VVC+-Konfigurationen mit und ohne Rückführung
In der in Abbildung 2.6 gezeigten Konfiguration ist Parameter 1-01 Steuerprinzip auf [1] VVC+ eingestellt und
Parameter 1-00 Regelverfahren auf [0] Ohne Rückführung. Der resultierende Sollwert aus dem Sollwertsystem wird in der Rampenbegrenzung und Drehzahlbegrenzung empfangen und durch sie geführt, bevor er an die Motorregelung übergeben wird. Der Ausgang der Motorregelung ist dann zusätzlich durch die maximale Frequenzgrenze beschränkt.
Wenn Parameter 1-00 Regelverfahren auf [1] Mit Drehgeber eingestellt ist, wird der resultierende Sollwert von der Rampenbegrenzung an einen PID-Drehzahlregler übergeben. Die Parameter für den PID-Drehzahlregler befinden sich in Parametergruppe 7-0* PID Drehzahlregler. Der resultierende Sollwert vom PID-Drehzahlregler wird beschränkt durch die Frequenzgrenze an die Motorsteuerung geschickt.
Wählen Sie [3] PID-Prozess in Parameter 1-00 Regelverfahren, um den PID-Prozessregler zur Regelung mit Rückführung (z. B. bei einer Druckoder Durchflussregelung) zu verwenden. Die Parameter für Prozess-PID-Regelung befinden sich in Parametergruppe 7-2* PID-Prozess Istw. und Parametergruppe 7-3* PID Prozessregler.
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MG04H303 |
Produktübersicht Projektierungshandbuch
2.3.2 Regelungsstruktur bei Fluxvektor ohne Geber
Regelungsstruktur bei Konfigurationen mit Fluxvektor mit und ohne Geber. |
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Abbildung 2.7 Regelungsstruktur bei Fluxvektor ohne Geber
In der gezeigten Konfiguration ist Parameter 1-01 Steuerprinzip auf [2] Fluxvektor ohne Geber eingestellt und
Parameter 1-00 Regelverfahren auf [0] Ohne Rückführung. Der resultierende Sollwert aus dem Sollwertsystem wird entsprechend der angegebenen Parametereinstellungen durch die Rampenund Drehzahlbegrenzungen geführt.
Ein errechneter Drehzahlistwert wird zur Steuerung der Ausgangsfrequenz am PID-Drehzahlregler erzeugt.
Der Drehzahl-PID-Regler muss mit seinen Parametern P, I und D (Parametergruppe 7-0* PID Drehzahlregler) eingestellt werden.
Wählen Sie [3] PID-Prozess in Parameter 1-00 Regelverfahren, um den PID-Prozessregler zur Regelung mit Rückführung bei einer Druckoder Durchflussregelung zu verwenden. Die Parameter für Prozess-PID-Regelung befinden sich in Parametergruppe 7-2* PID-Prozess Istw. und Parametergruppe 7-3* PID Prozessregler.
2.3.3 Regelungsstruktur bei Fluxvektor mit Geber
Abbildung 2.8 Regelungsstruktur bei Fluxvektor mit Geber
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Produktübersicht |
VLT® Decentral Drive FCD 302 |
In der gezeigten Konfiguration ist Parameter 1-01 Steuerprinzip auf [3] Fluxvektor mit Geber und
2 2 Parameter 1-00 Regelverfahren auf [1] Mit Drehgeber eingestellt.
In dieser Konfiguration wird der Motorregelung ein Istwertsignal von einem direkt am Motor montierten Drehgeber zugeführt (eingestellt in Parameter 1-02 Drehgeber Anschluss).
Wählen Sie [1] Mit Drehgeber in Parameter 1-00 Regelverfahren, um den resultierenden Sollwert als Eingang für den PID-Drehzahlregler zu benutzen. Die Parameter für den PID-Drehzahlregler befinden sich in Parametergruppe 7-0* PID Drehzahlregler.
Wählen Sie [2] Drehmomentregler in
Parameter 1-00 Regelverfahren, um den resultierenden Sollwert direkt als Drehmomentsollwert zu benutzen. Sie können die Drehmomentregelung nur in der Konfiguration
[3] Fluxvektor mit Geber (Parameter 1-01 Steuerprinzip) auswählen. Wenn dieser Modus gewählt wurde, erhält der Sollwert die Einheit Nm. Er benötigt keinen Drehmomentistwert, da das Drehmoment anhand der Strommessung des Frequenzumrichters berechnet wird.
Wählen Sie [3] PID-Prozess in Parameter 1-00 Regelverfahren, um die PID-Prozessregelung zur Regelung mit Rückführung z. B. der Drehzahl oder einer Prozessvariablen in der gesteuerten Anwendung zu benutzen.
2.3.4Hand-Steuerung [Hand On] und FernBetrieb [Auto On]
Sie können den Frequenzumrichter manuell über das LCP () oder aus der Ferne über Analogund Digitaleingänge und Feldbus bedienen. Falls in Parameter 0-40 [Hand On]-LCP Taste, Parameter 0-41 [Off]-LCP Taste, Parameter 0-42 [Auto On]-LCP Taste und Parameter 0-43 [Reset]-LCP Taste Aktiviert eingestellt ist, kann der Frequenzumrichter über das LCP mit den Tasten [Hand on] und [Off] gesteuert werden. Sie können Alarme über die [Reset]-Taste quittieren. Nach Drücken der [Hand On]-Taste schaltet der Frequenzumrichter in den Hand-Betrieb und verwendet standardmäßig den Ortsollwert, den Sie mithilfe der Navigationstasten am LCP einstellen können.
Nach Drücken der [Auto On]-Taste schaltet der Frequenzumrichter in den Auto-On-Betrieb und verwendet standardmäßig den Fernsollwert. In diesem Modus lässt sich der Frequenzumrichter über die Digitaleingänge bzw. verschiedene serielle Schnittstellen (RS485, USB oder einen optionalen Feldbus) steuern. Mehr Informationen zum Starten, Stoppen, Ändern von Rampen und Parametersätzen finden Sie in Parametergruppe 5-1* Digitaleingänge oder Parametergruppe 8-5* Betr. Bus/Klemme.
On |
|
On |
|
<![if ! IE]> <![endif]>e30bp046.12 |
Hand |
O |
Auto |
Reset |
|
|
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Abbildung 2.9 LCP-Tasten
Aktiver Sollwert und Regelverfahren
Der aktive Sollwert kann der Ortsollwert oder Fernsollwert sein.
In Parameter 3-13 Sollwertvorgabe können Sie den Ortsollwert durch Auswahl von [2] Ort permanent auswählen.
Wählen Sie [1] Fern für die dauerhafte Einstellung des Fernsollwerts. Durch Auswahl von [0] Umschalt. Hand/Auto (Werkseinstellung) hängt die Sollwertvorgabe von der aktiven Betriebsart (Hand oder Auto) ab.
Fern- |
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<![if ! IE]> <![endif]>130BA245.11 |
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sollwert |
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Fern |
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Auto-Betrieb |
Umschalt. Hand/Auto |
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Sollwert |
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Hand-Betrieb |
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Ort |
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||||
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Ort- |
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Sollwert |
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Hand on- |
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P 3-13 |
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||||||
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Sollwertvorgabe |
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Hand o - und |
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||||||
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Auto |
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on-LCP-Taste |
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Abbildung 2.10 Ortsollwertverarbeitung
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Produktübersicht |
Projektierungshandbuch |
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P 1-05
Hand/Ort-Betrieb
Kon guration
Ort-
Sollwert
P 1-00 Regelverfahren
Drehzahl ohne/ mlt Ruckfuhrung
Skalieren ouf UPM oder Hz
Drehmoment
Ort-
Skalieren Sollw. ouf Nm
Skalieren ouf Prozesseinheit
PID-Prozess mlt Ruckf.
<![endif]>130BA246.10
Abbildung 2.11 Fernsollwertverarbeitung
LCP-Tasten |
Parameter 3-13 Sollwert- |
Aktiver Sollwert |
|
vorgabe |
|
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Hand |
Umschalt. Hand/Auto |
Hand-Betrieb |
|
|
|
Hand Off |
Umschalt. Hand/Auto |
Hand-Betrieb |
(Aus) |
|
|
|
|
|
Auto |
Umschalt. Hand/Auto |
Fern |
|
|
|
Auto Off |
Umschalt. Hand/Auto |
Fern |
(Aus) |
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Alle Tasten |
Hand-Betrieb |
Hand-Betrieb |
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|
|
Alle Tasten |
Fern |
Fern |
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Tabelle 2.1 Bedingungen für Ort-/Fernsollwertverarbeitung
Parameter 1-00 Regelverfahren definiert, welches Regelverfahren (d. h., Drehzahl, Drehmoment oder Prozessregelung) bei Fern-Betrieb angewendet werden soll.
Parameter 1-05 Hand/Ort-Betrieb Konfiguration definiert, welches Regelverfahren bei Hand (Ort)-Betrieb angewendet werden soll. Einer von beiden ist immer aktiv, es können jedoch nicht beide gleichzeitig aktiv sein.
2.3.5Programmierung von Drehmomentgrenze und Stopp
Bei Anwendungen mit elektromechanischer Bremse, z. B. |
2 |
2 |
|
Hubanwendungen, besteht die Möglichkeit, beim |
|
|
|
Überschreiten der Drehmomentgrenzen z. B. während einer |
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|
|
Stopp-Rampe, den Frequenzumrichter zu stoppen und die |
|
|
|
elektromechanische Bremse gleichzeitig zu aktivieren. |
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|
Das Beispiel unten zeigt, wie Sie die Klemmen des |
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|
Frequenzumrichters für diese Funktion programmieren |
|
|
|
müssen. |
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|
Sie können die externe Bremse an Relais 1 oder 2 |
|
|
|
anschließen. Programmieren Sie Parameter 5-01 Klemme 27 |
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|
|
Funktion auf [2] Motorfreilauf invers oder [3] Motorfreilauf/ |
|
|
|
Reset inverse, und programmieren Sie |
|
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|
Parameter 5-02 Klemme 29 Funktion auf [1] Ausgang und |
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|
[27] Mom.grenze u. Stopp. |
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Beschreibung |
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|
Ist ein Stoppbefehl über Klemme 18 aktiv, ohne dass sich |
|
|
|
der Frequenzumrichter in der Drehmomentgrenze befindet, |
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|
so fährt der Frequenzumrichter den Motor über die |
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|
Rampenfunktion auf 0 Hz herunter. |
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|
|
Befindet sich der Frequenzumrichter an der Drehmoment- |
|
|
|
grenze und es wird ein Stoppbefehl aktiviert, so wird |
|
|
|
Parameter 5-31 Klemme 29 Digitalausgang (auf [27] |
|
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|
Mom.grenze u. Stopp programmiert) aktiv. Das Signal an |
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|
Klemme 27 ändert sich von Logisch 1 zu Logisch 0, und |
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|
der Motor startet den Freilauf. Der Freilauf stellt sicher, dass |
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|
|
die Hubanwendung auch dann stoppt, wenn der Frequen- |
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|
|
zumrichter selbst das notwendige Drehmoment nicht |
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|
handhaben kann, etwa durch zu große Überlast. |
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|
|
• |
Start/Stopp über Klemme 18 |
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|
Parameter 5-10 Klemme 18 Digitaleingang [8] Start |
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|
• |
Schnellstopp über Klemme 27 |
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|
Parameter 5-12 Klemme 27 Digitaleingang [2] |
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|
|
Motorfreilauf (inv.) |
|
|
• |
Klemme 29 Ausgang |
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|
|
Parameter 5-02 Klemme 29 Funktion [1] Klemme 29 |
|
|
|
Funktion/Ausgang |
|
|
|
Parameter 5-31 Klemme 29 Digitalausgang [27] |
|
|
|
Mom.grenze u. Stopp |
|
|
• |
[0] Relaisausgang (Relais 1) |
|
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|
Parameter 5-40 Relaisfunktion [32] Mechanische |
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Bremse |
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Produktübersicht
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1 - |
2 2 |
24 VDC |
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+ |
2
VLT® Decentral Drive FCD 302
I max |
0.1 Amp |
<![if ! IE]> <![endif]>130BC997.10 |
|
P 5-40 [0] [32]
<![if ! IE]><![endif]>03 02 01
3
Pos. |
Beschreibung |
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1 |
Externe 24 V DC |
|
|
2 |
Anschluss der mechanischen Bremse |
|
|
3 |
Relais 1 |
|
|
Abbildung 2.12 Mechanische Bremssteuerung
2.4 PID-Regelung
2.4.1 PID-Drehzahlregler
Parameter 1-00 Regelver- |
Parameter 1-01 Steuerprinzip |
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|
fahren |
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U/f |
VVC+ |
Fluxvektor oh. Geber |
Fluxvektor mit |
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|
Geberrückführung |
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|
[0] Ohne Rückführung |
Nicht aktiv1) |
Nicht aktiv1) |
Aktiv |
– |
[1] Mit Drehgeber |
– |
Aktiv |
– |
Aktiv |
|
|
|
|
|
[2] Drehmoment |
– |
– |
– |
Nicht aktiv1) |
[3] PID-Prozess |
– |
Nicht aktiv1) |
Aktiv |
Aktiv |
Tabelle 2.2 Steuerkonfigurationen mit aktiver Drehzahlregelung
1) „Nicht aktiv“ bedeutet, dass der Modus verfügbar ist, aber die Drehzahlregelung in diesem Modus nicht aktiv ist.
HINWEIS
Der PID-Drehzahlregler funktioniert mit der Standard-Parametereinstellung (Werkseinstellungen), Sie sollten ihn jedoch zur Optimierung der Motorsteuerung anpassen. Insbesondere das Potenzial der beiden Flux-Motorsteuerprinzipien hängt stark von der richtigen Einstellung ab.
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Produktübersicht Projektierungshandbuch
2.4.2 Für die Drehzahlregelung relevante Parameter
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Parameter |
Funktionsbeschreibung |
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||
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||
Parameter 7-00 Drehgeberrückführung |
Legt den Eingang fest, von dem der PID-Drehzahlregler den Istwert erhalten soll. |
|||||
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|
|
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Parameter 30-83 Drehzahlregler P-Verstärkung |
Je höher der Wert, desto schneller die Regelung. Ein zu hoher Wert kann jedoch zu |
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|||
|
Schwingungen führen. |
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|
|
Parameter 7-03 Drehzahlregler I-Zeit |
Eliminiert eine Abweichung von der stationären Drehzahl. Je niedriger der Wert, desto |
|
|
|
|
|
|
schneller die Reaktion. Ein zu niedriger Wert kann jedoch zu Schwingungen führen. |
|
|
|
|
|
|
|
|
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|
|
|
Parameter 7-04 Drehzahlregler D-Zeit |
Liefert Zuwachs proportional zur Veränderungsrate des Istwerts. Die Einstellung 0 |
|
|
|
|
|
|
deaktiviert den Differentiator. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Parameter 7-05 Drehzahlregler D-Verstärk./ |
Kommt es in einer Anwendung zu sehr schnellen Änderungen des Solloder Istwertes, so |
|
|
|
|
|
Grenze |
kann der Differentiator rasch zum Überschwingen neigen. Er reagiert auf Änderungen der |
|
|
|
|
|
|
Regelabweichung. Je schneller sich die Regelabweichung ändert, desto höher fällt auch die |
|
|
|
|
|
|
Differentiationsverstärkung aus. Sie können die Differentiationsverstärkung daher |
|
|
|
|
|
|
begrenzen, so dass sowohl eine angemessene Differentiationszeit bei langsamen |
|
|
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|
|
|
Änderungen als auch eine angemessene Verstärkung bei schnellen Änderungen eingestellt |
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|
|
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|
|
werden kann. |
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Parameter 7-06 Drehzahlregler Tiefpassfilterzeit |
Ein Tiefpassfilter, der Schwingungen auf dem Istwertsignal dämpft und die stationäre |
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|
Leistung verbessert. Bei einer zu langen Filterzeit nimmt jedoch die dynamische Leistung |
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|
|
des PID-Drehzahlreglers ab. |
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|
Einstellungen von Parameter 7-06 Drehzahlregler Tiefpassfilterzeit aus der Praxis anhand der |
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Anzahl von Impulsen pro Umdrehung am Drehgeber (PPR): |
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|
Drehgeber-PPR |
Parameter 7-06 Drehzahlregler Tiefpassfilterzeit |
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|
512 |
10 ms |
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|
1024 |
5 ms |
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|
2048 |
2 ms |
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4096 |
1 ms |
|
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Tabelle 2.3 Für die Drehzahlregelung relevante Parameter
Beispiel zur Programmierung der Drehzahlregelung
In diesem Fall wird der PID-Drehzahlregler verwendet, um eine konstante Motordrehzahl trotz veränderlicher Motorlast aufrecht zu erhalten. Die erforderliche Motordrehzahl wird über ein Potenziometer eingestellt, das mit Klemme 53 verbunden ist. Der Drehzahlbereich liegt zwischen 0 und 1500 U/min, was 0 bis 10 V über das Potenziometer entspricht. Start und Stopp werden durch einen mit Klemme 18 verbundenen Schalter geregelt. Der PID-Drehzahlregler überwacht die aktuelle Drehzahl des Motors mit Hilfe eines 24 V/HTL-Inkrementalgebers als Istwertgeber. Der Istwertgeber (1024 Impulse pro Umdrehung) ist mit den Klemmen 32 und 33 verbunden.
L1
L2
L3
N
PE
F1
91 |
92 |
93 |
95 |
12 |
|
|
|||||
|
|
|
|
37 |
|
L1 |
L2 |
L3 |
PE |
18 |
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
50 |
|
|
|
|
|
53 |
|
|
|
|
|
55 |
|
|
|
|
|
39 |
|
U |
V |
W |
PE |
20 |
|
32 |
|||||
|
|
|
|
||
96 |
97 |
98 |
99 |
33 |
|
|
|||||
|
M |
|
|
24 Vdc |
|
|
3 |
|
|
|
<![endif]>130BA174.10
Abbildung 2.13 Beispiel - Anschlüsse für die Drehzahlregelung
MG04H303 |
Danfoss A/S © 05/2018 Alle Rechte vorbehalten. |
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Produktübersicht |
VLT® Decentral Drive FCD 302 |
|||
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|
Folgendes ist in der genannten Reihenfolge zu programmieren (siehe Erläuterung der Einstellungen im VLT® |
||||
|
|
|
|
AutomationDrive FC301/FC302 Programmierhandbuch). |
|
|||
2 |
|
2 |
|
|
||||
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|
In der nachfolgenden Liste wird davon ausgegangen, dass für alle anderen Parameter und Schalter die Werkseinstellung |
||||||
|
|
verwendet wird. |
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Funktion |
|
Parameter |
|
Einstellung |
|
|
|
|
|
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|
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|
1) Stellen Sie sicher, dass der Motor einwandfrei läuft. Gehen Sie wie folgt vor: |
|
|||
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|
|
|
Stellen Sie die Motorparameter mithilfe der |
|
Parametergruppe 1-2* |
|
Siehe Motor-Typenschild. |
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|
Typenschilddaten ein. |
|
Motordaten |
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|
|
Führen Sie eine automatische Motoranpassung durch. |
Parameter 1-29 Auto |
|
[1] Aktivieren Sie eine komplette AMA. |
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|
m. Motoranpassung |
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|
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||
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|
2) Prüfen Sie, ob der Motor läuft und der Drehgeber ordnungsgemäß angeschlossen ist. Gehen Sie wie folgt vor: |
||||
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|
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|
||
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Drücken Sie die [Hand On]-Taste am LCP. Prüfen Sie, ob |
– |
|
Stellen Sie einen positiven Sollwert ein. |
|
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|
der Motor läuft und in welche Richtung er sich dreht |
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|
|
|
(nachfolgend „positive Richtung“ genannt). |
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|
|
Gehen Sie zu Parameter 16-20 Rotor-Winkel. Drehen Sie |
Parameter 16-20 Rotor |
|
(Schreibgeschützter Parameter) Anmerkung: Ein |
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|
|
den Motor langsam in die positive Richtung. Das Drehen |
-Winkel |
|
ansteigender Wert läuft bei 65535 über und startet |
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muss so langsam erfolgen (nur wenige U/min), dass Sie |
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erneut bei 0. |
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feststellen können, ob der Wert in Parameter 16-20 Rotor- |
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Winkel zuoder abnimmt. |
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Wenn Parameter 16-20 Rotor-Winkel abnimmt, ändern Sie |
Parameter 5-71 Kl. |
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[1] Links (falls Parameter 16-20 Rotor-Winkel abnimmt). |
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die Drehgeberrichtung in Parameter 5-71 Kl. 32/33 |
32/33 Drehgeber |
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Drehgeber Richtung. |
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Richtung |
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3) Stellen Sie sicher, dass die Grenzwerte des Frequenzumrichters auf sichere Werte eingestellt sind |
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Stellen Sie zulässige Grenzwerte für die Sollwerte ein. |
Parameter 3-02 Minim |
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0 U/min (Werkseinstellung). |
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aler Sollwert |
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1500 U/min (Werkseinstellung). |
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Parameter 3-03 Maxi |
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maler Sollwert |
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Stellen Sie sicher, dass die Rampeneinstellungen |
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Parameter 3-41 Ramp |
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Werkseinstellung. |
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innerhalb des Leistungsbereichs des Frequenzumrichters |
enzeit Auf 1 |
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Werkseinstellung. |
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liegen und zulässigen Spezifikationen für den |
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Parameter 3-42 Ramp |
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Anwendungsbetrieb entsprechen. |
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enzeit Ab 1 |
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Stellen Sie zulässige Grenzwerte für die Motordrehzahl |
Parameter 4-11 Min. |
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0 U/min (Werkseinstellung). |
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und -frequenz ein. |
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Drehzahl [UPM] |
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1500 U/min (Werkseinstellung). |
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Parameter 4-13 Max. |
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60 Hz (Werkseinstellung 132 Hz). |
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Drehzahl [UPM] |
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Parameter 4-19 Max. |
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Ausgangsfrequenz |
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4) Konfigurieren Sie die Drehzahlregelung und wählen Sie das Motorsteuerprinzip. |
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Aktivierung der Drehzahlregelung. |
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Parameter 1-00 Regelv |
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[1] Mit Drehgeber. |
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erfahren |
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Auswahl des Motorsteuerprinzips. |
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Parameter 1-01 Steuer |
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[3] Fluxvektor mit Geber. |
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prinzip |
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5) Konfigurieren und skalieren Sie den Sollwert für die Drehzahlregelung. |
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Stellen Sie Analogeingang 53 als Sollwertquelle ein. |
Parameter 3-15 Variab |
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Nicht notwendig (Werkseinstellung). |
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ler Sollwert 1 |
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Skalieren Sie den Analogeingang 53 von 0 U/min (0 V) |
Parametergruppe 6-1* |
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Nicht notwendig (Werkseinstellung). |
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bis 1500 U/min (10 V). |
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Analogeingang 1 |
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6) Konfigurieren Sie das Signal des 24V/HTL-Drehgebers als Istwert für die Motorsteuerung und die Drehzahlregelung. |
||||
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Stellen Sie Digitaleingang 32 und 33 als Drehgebe- |
Parameter 5-14 Klem |
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[0] Ohne Funktion (Werkseinstellung). |
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reingänge ein. |
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me 32 Digitaleingang |
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Parameter 5-15 Klem |
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me 33 Digitaleingang |
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Wählen Sie Klemme 32/33 als Motor-Istwert. |
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Parameter 1-02 Drehg |
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Nicht notwendig (Werkseinstellung). |
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eber Anschluss |
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22 |
Danfoss A/S © 05/2018 Alle Rechte vorbehalten. |
MG04H303 |
Produktübersicht |
Projektierungshandbuch |
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Funktion |
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Parameter |
Einstellung |
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Wählen Sie Klemme 32/33 als PID-Drehzahlrückführung. |
Parameter 7-00 Drehg |
Nicht notwendig (Werkseinstellung). |
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2 |
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2 |
||||
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|
eberrückführung |
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||
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|||
7) Stellen Sie die Parameter für die PID-Drehzahlregelung ein. |
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||||||
Verwenden Sie ggf. die Einstellungsanweisungen oder |
Parametergruppe |
Siehe Anweisungen in Kapitel 2.4.3 Optimieren des PID- |
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||||
stellen Sie manuell ein. |
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7-0*PID Drehzahl- |
Drehzahlreglers. |
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regler |
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8) Fertig! |
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Speichern Sie die Parametereinstellung im LCP. |
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Parameter 0-50 LCP- |
[1] Speichern in LCP. |
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Kopie |
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Tabelle 2.4 Drehzahlregelungseinstellungen |
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2.4.3 Optimieren des PID-Drehzahlreglers
Die folgenden Einstellungsanweisungen sind empfehlenswert, wenn in Anwendungen mit überwiegend träger Last (mit geringer Reibung) eines der Flux-Motorsteuerprin- zipien angewendet wird.
Der Wert von Parameter 30-83 Drehzahlregler P-Verstärkung hängt von der Gesamtträgheit von Motor und Last ab. Die ausgewählte Bandbreite kann anhand der folgenden Formel berechnet werden:
Par |
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|
kgm2 x Par. |
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Gesamt |
Trägheit |
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|
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||
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. 7 |
02 = |
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x Bandbreite |
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Par . 1 |
20 x 9550 |
. 1 |
25 |
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rad/s
HINWEIS
Parameter 1-20 Motornennleistung [kW] ist die Motorleistung in [kW] (d. h. für die Berechnung 4 kW anstatt 4000 W verwenden).
Ein praktischer Wert für die Bandbreite ist 20 rad/s. Prüfen Sie das Ergebnis der Berechnung von
Parameter 30-83 Drehzahlregler P-Verstärkung mit der folgenden Formel (nicht erforderlich bei einem hochauflösenden Istwert wie z. B. einem SinCos-Istwert):
Ein guter Ausgangswert für Parameter 7-06 Drehzahlregler Tiefpassfilterzeit ist 5 ms (eine niedrigere Drehgeberauflösung erfordert einen höheren Filterwert). Normalerweise ist ein max. Drehmoment-Rippel von 3 % zulässig. Für Inkrementalgeber finden Sie die Drehgeberauflösung in
Parameter 5-70 Kl. 32/33 Drehgeber Aufl. [Pulse/U] (24V HTL bei Standard-Frequenzumrichter) oder
Parameter 17-11 Inkremental Auflösung [Pulse/U] (5 V TTL für VLT® Encoder Input MCB 102).
Generell wird die passende Obergrenze von
Parameter 30-83 Drehzahlregler P-Verstärkung anhand der Drehgeberauflösung und der Istwert-Filterzeit ermittelt. Andere Faktoren in der Anwendung können den
Parameter 30-83 Drehzahlregler P-Verstärkung jedoch auf einen niedrigeren Wert begrenzen.
Zum Minimieren von Übersteuerung kann
Parameter 7-03 Drehzahlregler I-Zeit (je nach Anwendung) auf ca. 2,5 Sek. eingestellt werden.
Parameter 7-04 Drehzahlregler D-Zeit sollte auf 0 eingestellt sein, bis alle anderen Einstellungen vorgenommen wurden. Sie können ggf. experimentieren und diese Einstellung in kleinen Schritten ändern.
Par |
. 7x |
|
|
MAX |
|
|
|
|
|
|
|
x Geber |
Auflösung x Par |
|
|||||
|
02 |
|
= |
. 7 06 |
|||||
0 . 01 |
4 |
|
|
|
x |
|
|
||
|
|
|
|
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|
Rippel |
|
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x Max. Drehmoment2 |
π |
% |
|
||||||
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MG04H303 |
Danfoss A/S © 05/2018 Alle Rechte vorbehalten. |
23 |
Produktübersicht VLT® Decentral Drive FCD 302
2.4.4 PID-Prozessregler
2 2 Mit der PID-Prozessregelung lassen sich Anwendungsparameter steuern, die mit einem Sensor messbar sind (Druck, Temperatur, Fluss) und vom angeschlossenen Motor über eine Pumpe, einen Lüfter oder ein anderes Gerät beeinflusst werden können.
Tabelle 2.5 zeigt die Konfigurationen, bei denen die Prozessregelung möglich ist. Wenn ein Flux-Motorsteuerprinzip verwendet wird, ist zu beachten, dass Sie auch die Parameter für den PID-Drehzahlregler einstellen müssen. Lesen Sie Kapitel 2.3 Regelungsstrukturen, um zu sehen, wo die Drehzahlregelung aktiviert ist.
Parameter 1-00 Regelverfahren |
Parameter 1-01 Steuerprinzip |
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U/f |
VVC+ |
Fluxvektor oh. |
Fluxvektor mit |
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Geber |
Geberrückführung |
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[3] PID-Prozess |
– |
PID-Prozess |
Prozess und |
Prozess und Drehzahl |
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|
Drehzahl |
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Tabelle 2.5 Einstellungen für PID-Prozessregelung |
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|
|
HINWEIS
Die PID-Prozessregelung funktioniert mit der Standard-Parametereinstellung, sollte jedoch zur Optimierung der Anwendungssteuerung angepasst werden. Insbesondere das Potenzial der beiden Flux-Motorsteuerprinzipien hängt stark von der richtigen Einstellung der PID-Drehzahlregelung (vor dem Einstellen der PID-Prozessregelung) ab.
|
Prozess H192PID |
<![if ! IE]> <![endif]>130BA178.10 |
P 7-38 |
|
|
|
Vorsteuerung |
|
|
100% |
|
|
Sollwert− |
+ |
|
|
|
0% |
|
|
verarbei− |
% [Einheit]] |
% |
|
% |
0% |
|
|
tung |
_ |
[Einheit] |
|
[Drehzahl] |
|
Zu |
|
PID |
|
Drehzahl− |
|||||
|
|
|
|
|
|
bereich |
Motor- |
Istwert− |
|
*(-1) |
|
|
-100% |
|
steuerung |
|
|
|
100% |
|
|
||
|
|
|
|
|
|
||
verarbei− |
% [Einheit]] |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
tung |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
P 7-30 |
|
|
-100% |
P 4-10 |
|
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|
|
|
|
|
||
|
|
normal/invers |
|
|
|
Motordrehrichtung |
|
Abbildung 2.14 Diagramm für PID-Prozessregler
24 |
Danfoss A/S © 05/2018 Alle Rechte vorbehalten. |
MG04H303 |
Produktübersicht Projektierungshandbuch
2.4.5 Relevante Parameter für die Prozessregelung
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2 |
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2 |
Parameter |
Funktionsbeschreibung |
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||
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||
Parameter 7-20 PID-Prozess Istwert 1 |
Legt den Eingang (Analog oder Puls) fest, von dem die PID-Prozessregelung den Istwert |
||||
|
erhalten soll. |
|
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|
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|
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Parameter 7-22 PID-Prozess Istwert 2 |
Gegebenenfalls: Legt fest, ob (und von woher) die PID-Prozessregelung ein zusätzliches |
|
|
|
|
|
Istwertsignal erhält. Wenn Sie einen weiteren Istwertanschluss ausgewählt haben, werden |
|
|
|
|
|
die beiden Istwertsignale vor der Verwendung im PID-Prozessregler addiert. |
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Parameter 7-30 Auswahl Normal-/Invers- |
Im Betriebsmodus [0] Normal reagiert die Prozessregelung mit einer Erhöhung der |
|
|
|
|
Regelung |
Motordrehzahl, wenn der Istwert den Sollwert unterschreitet. In der gleichen Situation, |
|
|
|
|
|
jedoch im Betriebsmodus [1] Invers, reagiert die Prozessregelung stattdessen mit einer |
|
|
|
|
|
abnehmenden Motordrehzahl. |
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|
|
|
|
|
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|
|
Parameter 7-31 PID-Prozess Anti-Windup |
Die Anti-Windup-Funktion bewirkt, dass im Falle des Erreichens einer Frequenzoder |
|
|
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|
Drehmomentgrenze der Integrator auf eine Verstärkung eingestellt wird, die der aktuellen |
|
|
|
|
|
Frequenz entspricht. So vermeiden Sie, dass bei einer Abweichung, die mit einer Drehzahl- |
|
|
|
|
|
änderung ohnehin nicht auszugleichen wäre, weiter integriert wird. Sie können die |
|
|
|
|
|
Funktion durch Auswahl von [0] Aus deaktivieren. |
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|
Parameter 7-32 PID-Prozess Reglerstart bei |
In einigen Anwendungen kann das Erreichen der gewünschten Drehzahl bzw. des |
|
|
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|
Sollwerts lange dauern. Bei solchen Anwendungen kann es von Vorteil sein, eine |
|
|
|
|
|
Motorfrequenz festzulegen, auf die der Frequenzumrichter den Motor ungeregelt |
|
|
|
|
|
hochfahren soll, bevor die Prozessregelung aktiviert wird. Dies erfolgt durch Festlegen |
|
|
|
|
|
eines Werts für PID-Prozess Reglerstart in Parameter 7-32 PID-Prozess Reglerstart bei. |
|
|
|
|
|
|
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|
|
Parameter 7-33 PID-Prozess P-Verstärkung |
Je höher der Wert, desto schneller die Regelung. Ein zu hoher Wert kann jedoch zu |
|
|
|
|
|
Schwingungen führen. |
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|
|
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|
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|
Parameter 7-34 PID-Prozess I-Zeit |
Eliminiert eine Abweichung von der stationären Drehzahl. Je niedriger der Wert, desto |
|
|
|
|
|
schneller die Reaktion. Ein zu niedriger Wert kann jedoch zu Schwingungen führen. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Parameter 7-35 PID-Prozess D-Zeit |
Liefert Zuwachs proportional zur Veränderungsrate des Istwerts. Die Einstellung 0 |
|
|
|
|
|
deaktiviert den Differentiator. |
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|
|
|
|
|
|
|
|
|
Parameter 7-36 PID-Prozess D-Verstärkung/ |
Kommt es in einer Anwendung zu sehr schnellen Änderungen des Solloder Istwertes, so |
|
|
|
|
Grenze |
kann der Differentiator rasch zum Überschwingen neigen. Er reagiert auf Änderungen der |
|
|
|
|
|
Regelabweichung. Je schneller sich die Regelabweichung ändert, desto höher fällt auch die |
|
|
|
|
|
Differentiationsverstärkung aus. Sie können die Differentiationsverstärkung daher |
|
|
|
|
|
begrenzen, um eine angemessene Differentiationszeit für langsame Änderungen |
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|
|
|
einzustellen. |
|
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|
|
Parameter 7-38 PID-Prozess Vorsteuerung |
In Anwendungen mit einer ausgeglichenen und in etwa linearen Beziehung zwischen dem |
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|
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|
Sollwert und der dafür erforderlichen Motordrehzahl können Sie die dynamische Leistung |
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|
|
der PID-Prozessregelung gegebenenfalls mit Hilfe des Vorsteuerungsfaktors steigern. |
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|
Parameter 5-54 Pulseingang 29 Filterzeit |
Sofern beim Istwertsignal Rippelströme bzw. -spannungen auftreten, können diese mit |
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|
(Pulseingang 29), Parameter 5-59 Pulseingang |
Hilfe eines Tiefpassfilters gedämpft werden. Diese Zeitkonstante ist ein Ausdruck für eine |
|
|
|
|
33 Filterzeit (Pulseingang 33), |
Drehzahlgrenze der Rippel, die beim Istwertsignal auftreten. |
|
|
|
|
Parameter 6-16 Klemme 53 Filterzeit (Analog- |
Beispiel: Ist der Tiefpassfilter auf 0,1 s eingestellt, so ist die Eckfrequenz 10 RAD/s, |
|
|
|
|
eingang 53), Parameter 6-26 Klemme 54 |
(Kehrwert von 0,1), was (10/(2 x π)) = 1,6 Hz entspricht. Dies führt dazu, dass alle Ströme/ |
|
|
|
|
Filterzeit (Analogeingang 54) |
Spannungen, die um mehr als 1,6 Schwingungen pro Sekunde schwanken, herausgefiltert |
|
|
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|
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werden. Es wird also nur ein Istwertsignal geregelt, das mit einer Frequenz (Drehzahl) von |
|
|
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|
unter 1,6 Hz schwankt. |
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|
Der Tiefpassfilter verbessert die stationäre Leistung, bei einer zu langen Filterzeit nimmt |
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|
|
jedoch die dynamische Leistung der PID-Prozessregelung ab. |
|
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|
|
|
|
Tabelle 2.6 Die folgenden Parameter sind für die Prozessregelung relevant
MG04H303 |
Danfoss A/S © 05/2018 Alle Rechte vorbehalten. |
25 |
Produktübersicht |
VLT® Decentral Drive FCD 302 |
|
|
2.4.6 Beispiel für PID-Prozessregler |
2 |
2 |
Abbildung 2.15 ist ein Beispiel für den PID-Prozessregler in |
einer Lüftungsanlage. |
1 |
|
<![if ! IE]> <![endif]>130BC966.10 |
|
|
|
|
100kW |
|
|
2 |
|
W n °C |
3 |
|
|
<![if ! IE]> <![endif]>6 5 4 |
|
Pos. Beschreibung
1Kaltluft
2Wärmeerzeugung
3Temperaturtransmitter
4Temperatur
5Gebläsedrehzahl
6Wärme
Abbildung 2.15 PID-Prozessregelung in einer Lüftungsanlage
In der Lüftungsanlage soll mit Hilfe eines 0- bis 10-V- Potenziometers die Temperatur zwischen -5 und +35 °C einstellbar sein. Die eingestellte Temperatur soll mit Hilfe der Prozessregelung konstant gehalten werden.
Dabei wird mit steigender Temperatur auch die Drehzahl des Gebläses erhöht, um einen stärkeren Luftstrom zu erzeugen. Sinkt die Temperatur, verringert sich die Drehzahl. Der Transmitter wird als Temperatursensor mit einem Funktionsbereich von -10 bis +40 °C, 4-20 mA, verwendet. Minimale/maximale Drehzahl 300/1500 UPM.
Abbildung 2.16 Zweileiter-Transmitter
1.Start/Stopp über Schalter an Klemme 18.
2.Temperatursollwert über Potenziometer (-5 bis 35 °C, 0 bis 10 V DC) an Klemme 53.
3.Temperaturistwert über Transmitter (-10 bis 40 °C, 4 bis 20 mA) an Klemme 54. Schalter S202 ist auf EIN (Stromeingang) gestellt.
26 |
Danfoss A/S © 05/2018 Alle Rechte vorbehalten. |
MG04H303 |
Produktübersicht Projektierungshandbuch
2.4.7 Programmierreihenfolge
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2 |
|
2 |
Funktion |
Parameter |
Einstellung |
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|
|
|
|
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|
|||||
|
|
|
|
|
||||||||||||||
Initialisieren Sie den Frequenzumrichter |
Parameter 14-22 |
[2] Initialisierung - Frequenzumrichter ausund wieder einschalten - Reset |
||||||||||||||||
|
|
Betriebsart |
drücken. |
|
|
|
|
|
|
|
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|
|
|
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|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
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|
1) Einstellen der Motorparameter. |
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|
|||||
Stellen Sie die Motorparameter anhand der |
Parameter- |
Siehe Motor-Typenschild. |
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|||||
Typenschilddaten ein. |
gruppe 1-2* |
|
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|
Motordaten |
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|
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|
|
|
|
|
|
|
||||||||
Führen Sie eine komplette AMA aus. |
Parameter 1-29 |
[1] Aktivieren Sie eine komplette AMA. |
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|
|
|
|
|
||||||||
|
|
Autom. |
|
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|
|
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|
|
|
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|
|
|
Motoran- |
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passung |
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2) Prüfen Sie, ob der Motor in der richtigen Richtung läuft. |
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Bei Anschluss des Motors an einen Frequenzumrichter mit einfacher Phasenreihenfolge wie U-U, V-V; W-W dreht sich die Motorwelle bei |
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Sicht auf das Wellenende im Rechtslauf. |
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Drücken Sie die [Hand on] LCP-Taste. Prüfen Sie die Wellendrehrichtung, indem Sie einen manuellen Sollwert anlegen. |
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Falls sich der Motor in die falsche Richtung |
Parameter 4-10 |
Wählen Sie die richtige Drehrichtung der Motorwelle. |
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||||||||||
dreht: |
Motor |
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1. |
Ändern Sie die Motordrehrichtung in |
Drehrichtung |
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Parameter 4-10 Motor Drehrichtung. |
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2. Schalten Sie das Netz aus - warten Sie |
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auf |
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das auf Entladen der Zwischenkreis- |
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spannung - tauschen Sie zwei der |
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Motorphasen. |
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Stellen Sie das Regelverfahren ein. |
Parameter 1-00 |
[3] Prozess. |
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Regelverfahren |
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Stellen Sie die Hand/Ort-Betrieb Konfigu- |
Parameter 1-05 |
[0] Ohne Rückführung. |
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ration ein. |
Hand/Ort- |
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Betrieb |
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Konfiguration |
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3) Konfigurieren Sie den Sollwert, d. h. den Bereich der Sollwertverarbeitung. Stellen Sie die Skalierung des Analogeingangs in |
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|||||||||||||
Parametergruppe 6-** Analoge Ein-/Ausg. ein. |
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||||
• |
Stellen Sie Soll-/Istwert-Einheiten ein. |
Parameter 3-01 |
[60] °C Displayeinheit. |
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||||
• |
Stellen Sie den min. Sollwert ein |
Soll-/Istwert- |
-5 °C. |
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(10 °C): |
einheit |
35 °C. |
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Par. . 3 |
10 0 |
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Parameter 3-02 |
[0] 35%. |
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||||
• |
Stellen Sie den maximalen Sollwert ein |
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Minimaler |
Sollw. |
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Par. |
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par. |
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C |
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||||
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(80 °C): |
Sollwert |
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||||||
Wird der Einstellwert durch einen Festwert |
Parameter 3-03 |
Parameter 3-14 Relativer Festsollwert bis Parameter 3-18 Relativ. Skalie- |
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|||||||||||
|
= |
100 |
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|
× |
|
. 3 03 |
|
. 3 02 |
= 24, 5° |
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|||
(Arrayparameter) bestimmt, setzen Sie |
Maximaler |
rungssollw. Ressource, [0] = Keine Funktion |
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||||||||
andere Sollwertquellen auf Keine Funktion. |
Sollwert |
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Parameter 3-10 |
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Festsollwert |
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4) Stellen Sie Grenzen für den Frequenzumrichter ein: |
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Stellen Sie die Rampenzeiten auf einen |
Parameter 3-41 |
20 s. |
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ungefähren Wert von 20 s ein. |
Rampenzeit Auf |
20 s. |
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1 |
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Parameter 3-42 |
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Rampenzeit Ab |
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1 |
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MG04H303 |
Danfoss A/S © 05/2018 Alle Rechte vorbehalten. |
27 |
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Produktübersicht |
VLT® Decentral Drive FCD 302 |
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Funktion |
Parameter |
Einstellung |
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• |
Stellen Sie die min. Drehzahlgrenzen |
Parameter 4-11 |
300 U/min. |
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2 |
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2 |
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|||||
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|
ein. |
Min. Drehzahl |
1500 U/min. |
|||
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• |
Stellen Sie die maximale Motordreh- |
[UPM] |
60 Hz. |
|||
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Parameter 4-13 |
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|||
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zahlgrenze ein. |
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Max. Drehzahl |
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• |
Stellen Sie die maximale Ausgangs- |
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[UPM] |
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frequenz ein. |
Parameter 4-19 |
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Max. Ausgangs- |
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frequenz |
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Stellen Sie S201 oder S202 auf die gewünschte Analogeingangsfunktion (Volt (V) oder Milliampere (l)) ein. |
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HINWEIS |
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Schalter sind sehr empfindlich - Schalten Sie den Frequenzumrichter aus und wieder ein und behalten Sie dabei |
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Werkseinstellung V bei. |
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5) Skalieren Sie die für Sollwert und Istwert verwendeten Analogeingänge. |
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• |
Stellen Sie Klemme 53 Skal. Min. |
Parameter 6-10 |
0 V. |
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Spannung ein. |
Klemme 53 Skal. |
10 V. |
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• |
Stellen Sie Klemme 53 Skal. Max.- |
Min.Spannung |
-5 °C. |
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|
Spannung ein. |
Parameter 6-11 |
35 °C. |
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Klemme 53 Skal. |
[2] Analogeingang 54. |
||
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• |
Stellen Sie Klemme 54 Skal. Min.-Istwert |
|||
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Max.Spannung |
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|||
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ein. |
Parameter 6-24 |
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• |
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|
Stellen Sie Klemme 54 Skal. Max.- |
Klemme 54 Skal. |
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Istwert ein. |
Min.-Soll/Istwert |
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• |
Legen Sie den Istwertanschluss fest. |
Parameter 6-25 |
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Klemme 54 Skal. |
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|||
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Max.-Soll/Istwert |
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Parameter 7-20 |
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PID-Prozess |
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Istwert 1 |
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6) Grundlegende PID-Einstellungen. |
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PID-Prozess normal/invers |
Parameter 7-30 |
[0] Normal. |
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Auswahl |
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Normal-/Invers- |
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Regelung |
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PID-Prozess Anti-Windup. |
Parameter 7-31 |
[1] Ein. |
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PID-Prozess |
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Anti-Windup |
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|||
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PID-Prozess Reglerstartdrehzahl. |
Parameter 7-32 |
300 U/min. |
|||
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PID-Prozess |
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Reglerstart bei |
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|||
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LCP-Kopie. |
Parameter 0-50 |
[1] Speichern in LCP. |
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LCP-Kopie |
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Tabelle 2.7 Beispiel für Konfiguration des PID-Prozessreglers |
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MG04H303 |