Danfoss FCD 302 Design guide [de]

ENGINEERING TOMORROW
Projektierungshandbuch
VLT® Decentral Drive FCD 302
www.danfoss.de/vlt
Inhaltsverzeichnis Projektierungshandbuch
Inhaltsverzeichnis
1 Einführung
1.1 Lesen des Projektierungshandbuchs
1.1.1 Zusätzliche Materialien 6
1.2 Dokument- und Softwareversion
1.3 Definitionen
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
1.5 CE-Kennzeichnungen
1.5.1 Konformität 11
1.5.2 Was fällt unter die Richtlinien? 12
1.6 Übereinstimmung mit EMV-Richtlinie 2004/108/EG
1.7 Zulassungen
1.8 Entsorgung
10
11
12
12
12
2 Produktübersicht
2.1 Galvanische Trennung (PELV)
2.1.1 PELV (Schutzkleinspannung) – Protective Extra Low Voltage 13
2.1.2 Erdableitstrom 14
2.2 Steuerung/Regelung
2.2.1 Steuerverfahren 15
2.2.2 Interner Stromgrenzenregler in Betriebsart VVC
2.3 Regelungsstrukturen
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
2.4.1 PID-Drehzahlregler 20
2.4.2 Für die Drehzahlregelung relevante Parameter 21
2.4.3 Optimieren des PID-Drehzahlreglers 23
13
13
14
+
15
16
20
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
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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
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
2.6.1 Sollwertgrenzen 34
2.6.2 Skalierung von Festsollwerten und Bussollwerten 35
2.6.3 Skalierung von Analog- und Pulssollwerten und Istwert 35
2.6.4 Totzone um Null 36
2.7 Bremsfunktionen
2.7.1 Mechanische Bremse 40
2.7.1.1 Produktbroschüre für mechanische Bremse und Beschreibung des Stromkrei­ses 40
2.7.1.2 Mechanische Bremssteuerung 42
2.7.1.3 Verdrahtung der mechanischen Bremse 44
2.7.1.4 Mechanische Bremse in Hub- und Vertikalförderanwendungen 44
30
33
40
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
2.9 EMV
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
46
46
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
2 Danfoss A/S © 05/2018 Alle Rechte vorbehalten. MG04H303
Inhaltsverzeichnis Projektierungshandbuch
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
3.1 Umgebungsbedingungen
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
3.2.1 Montagepositionen für hygienische Anwendungen 58
3.3 Eingang: Netzseitige Dynamik
3.3.1 Anschlüsse 59
3.3.1.1 Allgemeine Hinweise zu Kabeln 59
3.3.1.2 Netz- und 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
57
57
57
59
3.3.2.4 UL-Konformität 60
3.4 Ausgang: Motorseitige Dynamik
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
3.5.1 Hochspannungsprüfung 65
3.5.2 Erdung 65
3.5.3 Schutzerdungsverbindung 66
3.5.4 Testen der endgültigen Konfiguration 66
60
65
4 Anwendungsbeispiele
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67
Inhaltsverzeichnis
VLT® Decentral Drive FCD 302
4.1 Übersicht
4.2 AMA
4.2.1 AMA mit angeschlossener Kl. 27 67
4.2.2 AMA ohne angeschlossene Kl. 27 67
4.3 Analoger Drehzahlsollwert
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
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 Bus- und Relaisanschluss
4.5.1 Externe Alarmquittierung 70
4.5.2 RS485-Netzwerkverbindung 71
4.5.3 Motorthermistor 71
67
67
67
69
70
4.5.4 Verwendung von SLC zur Einstellung eines Relais 72
4.6 Bremsanwendung
4.6.1 Mechanische Bremssteuerung 73
4.6.2 Mechanische Bremse in Hub- und Vertikalförderanwendungen 73
4.7 Drehgeber
4.7.1 Drehgeberrichtung 75
4.8 Frequenzumrichtersystem mit Rückführung
4.9 Smart Logic Control
5 Besondere Betriebsbedingungen
5.1 Manuelle Leistungsreduzierung
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
73
75
75
76
79
79
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 Danfoss A/S © 05/2018 Alle Rechte vorbehalten. MG04H303
Inhaltsverzeichnis Projektierungshandbuch
5.2.7 Strom 86
5.3 Leistungsreduzierung beim Betrieb mit niedriger Drehzahl
6 Typencode und Auswahlhilfe
6.1 Typencodebeschreibung
6.2 Bestellnummern
6.2.1 Bestellnummern: Zubehör 90
6.2.2 Bestellnummern: Ersatzteile 90
6.3 Optionen und Zubehör
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
7.1 Mechanische Abmessungen
7.2 Elektrische Daten und Kabelquerschnitte
7.2.1 Übersicht 96
7.2.2 UL/cUL-zugelassene Vorsicherungen 97
7.2.3 VLT® Decentral Drive FCD 302 Gleichspannungsniveaus 97
86
88
88
90
91
95
95
96
7.3 Allgemeine technische Daten
7.4 Wirkungsgrad
7.5 dU/dt-Bedingungen
Index
98
103
103
105
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Einführung
VLT® Decentral Drive FCD 302
11
1 Einführung
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
HINWEIS
®
Das VLT
thandbuch enthält Informationen zur Installation und Inbetriebnahme des Frequenzumrichters.
Das VLT® AutomationDrive FC 301/302 Program-
mierhandbuch 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 Produk-
thandbuch, 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.
Decentral Drive FCD 302 Produk-
Weist auf eine wichtige Information hin, z. B. eine Situation, die zu Geräte- oder 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.
VLT® Encoder Option MCB 102 Installationsanwei-
sungen.
®
VLT
Technische Literatur und Zulassungen sind online verfügbar unter www.danfoss.de/search/?filter=type %3Adocumentation%2Csegment%3Adds.
In diesem Handbuch werden folgende Symbole verwendet:
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.
WARNUNG
Weist auf eine potenziell gefährliche Situation hin, die zum Tod oder zu schweren Verletzungen führen kann!
Dokument- und Softwareversion
1.2
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
aktualisiert.
Tabelle 1.1 Dokument- und Softwareversion
7.5x
6 Danfoss A/S © 05/2018 Alle Rechte vorbehalten. MG04H303
175ZA078.10
Kippgrenze
Drehzahi
Moment
Einführung Projektierungshandbuch
1.3 Definitionen
1.3.1 Frequenzumrichter
I
VLT,MAX
Maximaler Ausgangsstrom.
I
VLT,N
Vom Frequenzumrichter gelieferter Ausgangsnennstrom.
U
VLT,MAX
Maximale Ausgangsspannung.
1.3.2 Eingang
Steuerbefehl
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.
n
slip
Motorschlupf.
P
M,N
Motornennleistung (Typenschilddaten in kW oder HP).
T
M,N
Nenndrehmoment (Motor).
U
M
Momentanspannung des Motors.
U
M,N
Motornennspannung (Typenschilddaten).
Losbrechmoment
1 1
Tabelle 1.2 Funktionsgruppen
1.3.3 Motor
Motor läuft
An der Antriebswelle erzeugtes Drehmoment und Drehzahl von 0 U/min zur maximalen Drehzahl am Motor.
f
JOG
Motorfrequenz bei aktivierter Funktion Festdrehzahl JOG (über Digitalklemmen).
f
M
Motorfrequenz.
f
MAX
Maximale Motorfrequenz.
f
MIN
Minimale Motorfrequenz.
f
M,N
Motornennfrequenz (Typenschilddaten).
I
M
Motorstrom (Istwert).
I
M,N
Motornennstrom (Typenschilddaten).
n
M,N
Motornenndrehzahl (Typenschilddaten).
n
s
Synchrone Motordrehzahl.
2 × Par. . 1 23 × 60s
ns=
Par. . 1 39
Abbildung 1.1 Losbrechmoment
η
VLT
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
11
Pulssollwert
Ein an die Digitaleingänge übertragenes Pulsfrequenzsignal (Klemme 29 oder 33).
Ref
MAX
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.
Ref
MIN
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).
Aus- und 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.
®
8 Danfoss A/S © 05/2018 Alle Rechte vorbehalten. MG04H303
Einführung Projektierungshandbuch
SFAVM
Schaltmodus mit der Bezeichnung „Statorfluss-orientierte asynchrone Vektormodulation“ (Parameter 14-00 Schalt- muster).
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
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 I
Leistungs− faktor = 
3xUxI1cosϕ
3xUxI
EFF
.
eff
Der Leistungsfaktor einer 3-Phasen-Regelung ist definiert als:
Leistungsfaktor = 
I1xcosϕ1
I
EFF
 = 
I
I
1
dacosϕ1 = 1
EFF
Der Leistungsfaktor gibt an, wie stark ein Frequenzum­richter die Netzversorgung belastet. Je niedriger der Leistungsfaktor, desto höher der I
bei
eff
gleicher kW-Leistung.
I
EFF
= 
I
 + I
1
5
 + I
2
 + .. + I
7
2
n
2
2
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 Ist- und der Sollposition. Der Positionsfehler ist der Eingang für den PI-Positionsregler.
Positionseinheit
Die physische Einheit für Positionswerte.
1 1
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Einführung
VLT® Decentral Drive FCD 302
11
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 Überwachungs- und 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 Überwachungs- und Schutz­vorrichtungen können vorgesehen werden. Dabei sind immer geltende Sicherheitsvorschriften zu beachten, z. B. Bestimmungen für technische Anlagen, Unfallverhü­tungsvorschriften usw.
HINWEIS
Vertikalförder- und 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-Modulations­strategie 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 Hub- und 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 Wartungs- oder Reparaturar­beiten kann zum Tod oder zu schweren Verletzungen führen!
Stoppen Sie den Motor.
Trennen Sie die Netzversorgung und alle
externen Zwischenkreisversorgungen, einschließlich externer Batterie-, USV- und 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
Wartungs- oder Reparaturarbeiten ein geeignetes Spannungsmessgerät, um sicherzu­stellen, dass die Kondensatoren vollständig entladen sind.
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Einführung Projektierungshandbuch
Spannung [V] Mindestwartezeit (Minuten)
4 7 15
200–240 0,25–3,7 kW 5,5–37 kW 380–500 0,25–7,5 kW 11–75 kW 525–600 0,75–7,5 kW 11–75 kW 525–690 1,5–7,5 kW 11–75 kW
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
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.
1 1
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Einführung
VLT® Decentral Drive FCD 302
11
1.5.2 Was fällt unter die Richtlinien?
Übereinstimmung mit EMV-Richtlinie
1.6 2004/108/EG
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.
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 Heimwerker- oder 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 Heizungs- oder 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.
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.
Meistens setzen Fachleuchte Frequenzumrichter als komplexes Bauteil ein, das Teil eines größeren Geräts, Systems bzw. einer Anlage ist.
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-Installations­richtlinien 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.
Entsorgung
1.8
Elektrische Geräte und Komponenten dürfen nicht zusammen mit normalem Hausabfall entsorgt werden. Diese müssen separat mit Elektro- und Elektronik-Altgeräten gemäß den lokalen Bestimmungen und den aktuell gültigen Gesetzen gesammelt werden.
Tabelle 1.5 Entsorgungshinweise
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130BC963.10
130BC964.10
130BC968.11
1325 4
6
9
8
M
7
Produktübersicht Projektierungshandbuch
2 Produktübersicht
Abbildung 2.1 Kleines Gerät
Die galvanische (sichere) Trennung wird erreicht, indem die
2 2
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.
Abbildung 2.2 Großes Gerät
1 Schaltnetzteil (SMPS) einschließlich Isolation des Signals
UDC, das die Gleichstrom-Zwischenkreisspannung anzeigt.
2.1 Galvanische Trennung (PELV)
2.1.1 PELV (Schutzkleinspannung) –
2 IGBT-Ansteuerkarte zur Ansteuerung der IGBTs (Triggert-
ransformatoren/Optokoppler).
3 Stromwandler.
Protective Extra Low Voltage
4 Bremselektronik (Optokoppler).
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.
5 Einschaltstrombegrenzung, Funkfrequenzstörung und
Temperaturmesskreise. 6 Ausgangsrelais. 7 Mechanische Bremse. 8 Eine funktionale galvanische Trennung für die optionale
externe 24-V-Versorgung und für die RS485-Standardbus-
schnittstelle. 9 Eine funktionale galvanische Trennung für die optionale
externe 24-V-Versorgung und für die RS485-Standardbus-
schnittstelle.
Abbildung 2.3 Galvanische Trennung
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130BB957.11
Leakage current [mA]
100 Hz
2 kHz
100 kHz
Produktübersicht
VLT® Decentral Drive FCD 302
HINWEIS
Installation in großer Höhenlage:
22
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.
Abbildung 2.4 Einfluss der Trennfrequenz des Fehlerstrom­schutzschalters
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.
Siehe auch Anwendungshinweis zum Fehlerstromschutz­schalter.
Steuerung/Regelung
2.2
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:
Weitere Informationen finden Sie in EN/IEC 61800-5-1 und EN 50178.
Wenn Fehlerstromschutzschalter (RCDs), auch als Erdschlusstrennschalter (CLCBs) bezeichnet, zum Einsatz kommen, sind die folgenden Anforderungen einzuhalten:
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.
Fehlerstromschutzschalter
Verwenden Sie netzseitig allstromsensitive Fehler-
stromschutzschalter (Typ B).
Verwenden Sie Fehlerstromschutzschalter mit
Einschaltverzögerung, um Fehler durch transiente Erdströme zu vermeiden.
Bemessen Sie Fehlerstromschutzschalter in Bezug
auf Systemkonfiguration und Umgebungsbedin­gungen.
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 Nahrungsmittel- und Getränkeindustrie und in der Fördertechnik. In Anlagen, in denen mehrere Motoren in einer Fabrik verteilt sind, wie in Abfüllanlagen, Nahrungs­mittelzubereitungs- und 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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R+ 82
R­81
Brake Resistor
U 96
V 97
W 98
InrushR inr
P 14-50
L1 91
L2 92
L3 93
M
130BC965.10
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Drehzahlregelung
Es gibt zwei Arten der Drehzahlregelung:
Drehzahlregelung ohne Istwertrückführung vom
Motor (ohne Geber).
Drehzahlregelung mit Istwertrückführung mit PID-
Regelcharakteristik. 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 Fluxvektor-
betrieb mit Geber ermöglicht eine Motorsteuerung anhand der Istwertsignale vom System. Sie bietet überragendes Drehmomentre­gelverhalten in allen vier Quadranten und bei allen Motordrehzahlen.
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.
VVC+-Betrieb ohne Rückführung. Die Funktion
wird in mechanisch robusten Anwendungen verwendet, dabei ist jedoch die Genauigkeit begrenzt. Die Drehmomentfunktion ohne Rückführung funktioniert grundsätzlich nur in einer Drehzahlrichtung. Das Drehmoment wird anhand der internen Strommessung des Frequen­zumrichters berechnet. Siehe Anwendungsbeispiel
Kapitel 2.3.1 Regelungsstruktur bei VVC+ Advanced Vector Control.
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.
2 2
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
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2.3 Regelungsstrukturen
2.3.1
Regelungsstruktur bei VVC+ Advanced Vector Control
22
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 Druck- oder Durchflussregelung) zu verwenden. Die Parameter für Prozess-PID-Regelung befinden sich in Parame- tergruppe 7-2* PID-Prozess Istw. und Parametergruppe 7-3* PID Prozessregler.
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2.3.2 Regelungsstruktur bei Fluxvektor ohne Geber
Regelungsstruktur bei Konfigurationen mit Fluxvektor mit und ohne Geber.
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 Rampen- und Drehzahlbegrenzungen geführt.
2 2
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 Druck- oder Durchflussregelung zu verwenden. Die Parameter für Prozess-PID-Regelung befinden sich in Parameter- gruppe 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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e30bp046.12
Hand
On
Off
Auto
On
Reset
Fern­sollwert
Ort­Sollwert
Auto-Betrieb
Hand-Betrieb
Umschalt. Hand/Auto
Ort
Fern
Sollwert
130BA245.11
Hand on­Hand o- und Auto on-LCP-Taste
P 3-13 Sollwertvorgabe
Produktübersicht
VLT® Decentral Drive FCD 302
In der gezeigten Konfiguration ist Parameter 1-01 Steuer­prinzip auf [3] Fluxvektor mit Geber und Parameter 1-00 Regelverfahren auf [1] Mit Drehgeber
22
eingestellt.
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
In dieser Konfiguration wird der Motorregelung ein Istwert­signal von einem direkt am Motor montierten Drehgeber zugeführt (eingestellt in Parameter 1-02 Drehgeber Anschluss).
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.
Wählen Sie [1] Mit Drehgeber in Parameter 1-00 Regelver- fahren, 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.
Abbildung 2.9 LCP-Tasten
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.
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
Wählen Sie [3] PID-Prozess in Parameter 1-00 Regelverfahren, um die PID-Prozessregelung zur Regelung mit Rückführung
(Werkseinstellung) hängt die Sollwertvorgabe von der aktiven Betriebsart (Hand oder Auto) ab.
z. B. der Drehzahl oder einer Prozessvariablen in der gesteuerten Anwendung zu benutzen.
2.3.4 Hand-Steuerung [Hand On] und Fern­Betrieb [Auto On]
Sie können den Frequenzumrichter manuell über das LCP () oder aus der Ferne über Analog- und 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.
Abbildung 2.10 Ortsollwertverarbeitung
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Drehmoment
Drehzahl ohne/ mlt Ruckfuhrung
Skalieren ouf UPM oder Hz
PID-Prozess mlt Ruckf.
Ort­Sollw.
Ort­Sollwert
P 1-00 Regelverfahren
P 1-05
Hand/Ort-Betrieb Konguration
130BA246.10
Skalieren ouf Nm
Skalieren ouf Prozess­einheit
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2.3.5 Programmierung von Drehmomentgrenze und Stopp
Abbildung 2.11 Fernsollwertverarbeitung
LCP-Tasten Parameter 3-13 Sollwert-
vorgabe
Hand Umschalt. Hand/Auto Hand-Betrieb HandOff (Aus) Auto Umschalt. Hand/Auto Fern AutoOff (Aus) Alle Tasten Hand-Betrieb Hand-Betrieb Alle Tasten Fern Fern
Tabelle 2.1 Bedingungen für Ort-/Fernsollwertverarbeitung
Umschalt. Hand/Auto Hand-Betrieb
Umschalt. Hand/Auto Fern
Aktiver Sollwert
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.
Bei Anwendungen mit elektromechanischer Bremse, z. B. Hubanwendungen, besteht die Möglichkeit, beim Überschreiten der Drehmomentgrenzen z. B. während einer Stopp-Rampe, den Frequenzumrichter zu stoppen und die elektromechanische Bremse gleichzeitig zu aktivieren. Das Beispiel unten zeigt, wie Sie die Klemmen des Frequenzumrichters für diese Funktion programmieren müssen. Sie können die externe Bremse an Relais 1 oder 2 anschließen. Programmieren Sie Parameter 5-01 Klemme 27
Funktion auf [2] Motorfreilauf invers oder [3] Motorfreilauf/ Reset inverse, und programmieren Sie Parameter 5-02 Klemme 29 Funktion auf [1] Ausgang und [27] Mom.grenze u. Stopp.
Beschreibung
Ist ein Stoppbefehl über Klemme 18 aktiv, ohne dass sich der Frequenzumrichter in der Drehmomentgrenze befindet, so fährt der Frequenzumrichter den Motor über die Rampenfunktion auf 0 Hz herunter. Befindet sich der Frequenzumrichter an der Drehmoment­grenze und es wird ein Stoppbefehl aktiviert, so wird
Parameter 5-31 Klemme 29 Digitalausgang (auf [27] Mom.grenze u. Stopp programmiert) aktiv. Das Signal an
Klemme 27 ändert sich von Logisch 1 zu Logisch 0, und der Motor startet den Freilauf. Der Freilauf stellt sicher, dass die Hubanwendung auch dann stoppt, wenn der Frequen­zumrichter selbst das notwendige Drehmoment nicht handhaben kann, etwa durch zu große Überlast.
Start/Stopp über Klemme 18
Parameter 5-10 Klemme 18 Digitaleingang [8] Start
Schnellstopp über Klemme 27
Parameter 5-12 Klemme 27 Digitaleingang [2] Motorfreilauf (inv.)
Klemme 29 Ausgang
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)
Parameter 5-40 Relaisfunktion [32] Mechanische Bremse
2 2
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130BC997.10
P 5-40 [0] [32]
-
+
01 02 03
24 VDC
I max
0.1 Amp
2 3
1
Produktübersicht
VLT® Decentral Drive FCD 302
22
Pos. Beschreibung
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 Regelver­fahren
[0] Ohne Rückführung
[1] Mit Drehgeber Aktiv Aktiv [2] Drehmoment
[3] PID-Prozess
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.
Parameter 1-01 Steuerprinzip
U/f
Nicht aktiv
1)
+
VVC
Nicht aktiv
Nicht aktiv
Fluxvektor oh. Geber Fluxvektor mit
Geberrückführung
1)
1)
Aktiv
Nicht aktiv
Aktiv Aktiv
1)
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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M
3
96 97 9998
91 92 93 95
50
12
L1 L2L1PEL3
W PEVU
F1
L2
L3
N
PE
18
53
37
55
20 32 33
39
24 Vdc
130BA174.10
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2.4.2 Für die Drehzahlregelung relevante Parameter
Parameter Funktionsbeschreibung
Parameter 7-00 Drehgeberrückführung Legt den Eingang fest, von dem der PID-Drehzahlregler den Istwert erhalten soll. Parameter 30-83 Drehzahlregler P-Verstärkung Je höher der Wert, desto schneller die Regelung. Ein zu hoher Wert kann jedoch zu
Schwingungen führen.
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.
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./ Grenze
Kommt es in einer Anwendung zu sehr schnellen Änderungen des Soll- oder Istwertes, so 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 Änderungen als auch eine angemessene Verstärkung bei schnellen Änderungen eingestellt werden kann.
Parameter 7-06 Drehzahlregler Tiefpassfilterzeit Ein Tiefpassfilter, der Schwingungen auf dem Istwertsignal dämpft und die stationäre
Leistung verbessert. Bei einer zu langen Filterzeit nimmt jedoch die dynamische Leistung des PID-Drehzahlreglers ab. Einstellungen von Parameter 7-06 Drehzahlregler Tiefpassfilterzeit aus der Praxis anhand der Anzahl von Impulsen pro Umdrehung am Drehgeber (PPR):
Drehgeber-PPR Parameter 7-06 Drehzahlregler Tiefpassfilterzeit
512 10 ms 1024 5 ms 2048 2 ms 4096 1 ms
2 2
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.
Abbildung 2.13 Beispiel - Anschlüsse für die Drehzahlregelung
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VLT® Decentral Drive FCD 302
Folgendes ist in der genannten Reihenfolge zu programmieren (siehe Erläuterung der Einstellungen im VLT
®
AutomationDrive FC301/FC302 Programmierhandbuch).
In der nachfolgenden Liste wird davon ausgegangen, dass für alle anderen Parameter und Schalter die Werkseinstellung
22
verwendet wird.
Funktion Parameter Einstellung
1) Stellen Sie sicher, dass der Motor einwandfrei läuft. Gehen Sie wie folgt vor:
Stellen Sie die Motorparameter mithilfe der Typenschilddaten ein. Führen Sie eine automatische Motoranpassung durch. Parameter 1-29 Auto
2) Prüfen Sie, ob der Motor läuft und der Drehgeber ordnungsgemäß angeschlossen ist. Gehen Sie wie folgt vor:
Drücken Sie die [Hand On]-Taste am LCP. Prüfen Sie, ob der Motor läuft und in welche Richtung er sich dreht (nachfolgend „positive Richtung“ genannt). Gehen Sie zu Parameter 16-20 Rotor-Winkel. Drehen Sie den Motor langsam in die positive Richtung. Das Drehen muss so langsam erfolgen (nur wenige U/min), dass Sie feststellen können, ob der Wert in Parameter 16-20 Rotor- Winkel zu- oder abnimmt. Wenn Parameter 16-20 Rotor-Winkel abnimmt, ändern Sie die Drehgeberrichtung in Parameter 5-71 Kl. 32/33 Drehgeber Richtung.
3) Stellen Sie sicher, dass die Grenzwerte des Frequenzumrichters auf sichere Werte eingestellt sind
Stellen Sie zulässige Grenzwerte für die Sollwerte ein. Parameter 3-02 Minim
Stellen Sie sicher, dass die Rampeneinstellungen innerhalb des Leistungsbereichs des Frequenzumrichters liegen und zulässigen Spezifikationen für den Anwendungsbetrieb entsprechen. Stellen Sie zulässige Grenzwerte für die Motordrehzahl und -frequenz ein.
4) Konfigurieren Sie die Drehzahlregelung und wählen Sie das Motorsteuerprinzip.
Aktivierung der Drehzahlregelung. Parameter 1-00 Regelv
Auswahl des Motorsteuerprinzips. Parameter 1-01 Steuer
5) Konfigurieren und skalieren Sie den Sollwert für die Drehzahlregelung.
Stellen Sie Analogeingang 53 als Sollwertquelle ein. Parameter 3-15 Variab
Skalieren Sie den Analogeingang 53 von 0 U/min (0 V) bis 1500 U/min (10 V).
6) Konfigurieren Sie das Signal des 24V/HTL-Drehgebers als Istwert für die Motorsteuerung und die Drehzahlregelung.
Stellen Sie Digitaleingang 32 und 33 als Drehgebe­reingänge ein.
Wählen Sie Klemme 32/33 als Motor-Istwert. Parameter 1-02 Drehg
Parametergruppe 1-2* Motordaten
m. Motoranpassung
Stellen Sie einen positiven Sollwert ein.
Parameter 16-20 Rotor
-Winkel
Parameter 5-71 Kl. 32/33 Drehgeber Richtung
aler Sollwert Parameter 3-03 Maxi maler Sollwert Parameter 3-41 Ramp enzeit Auf 1 Parameter 3-42 Ramp enzeit Ab 1 Parameter 4-11 Min. Drehzahl [UPM] Parameter 4-13 Max. Drehzahl [UPM] Parameter 4-19 Max. Ausgangsfrequenz
erfahren
prinzip
ler Sollwert 1 Parametergruppe 6-1* Analogeingang 1
Parameter 5-14 Klem me 32 Digitaleingang Parameter 5-15 Klem me 33 Digitaleingang
eber Anschluss
Siehe Motor-Typenschild.
[1] Aktivieren Sie eine komplette AMA.
(Schreibgeschützter Parameter) Anmerkung: Ein ansteigender Wert läuft bei 65535 über und startet erneut bei 0.
[1] Links (falls Parameter 16-20 Rotor-Winkel abnimmt).
0 U/min (Werkseinstellung). 1500 U/min (Werkseinstellung).
Werkseinstellung. Werkseinstellung.
0 U/min (Werkseinstellung). 1500 U/min (Werkseinstellung). 60 Hz (Werkseinstellung 132 Hz).
[1] Mit Drehgeber.
[3] Fluxvektor mit Geber.
Nicht notwendig (Werkseinstellung).
Nicht notwendig (Werkseinstellung).
[0] Ohne Funktion (Werkseinstellung).
Nicht notwendig (Werkseinstellung).
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Funktion Parameter Einstellung
Wählen Sie Klemme 32/33 als PID-Drehzahlrückführung. Parameter 7-00 Drehg
eberrückführung
7) Stellen Sie die Parameter für die PID-Drehzahlregelung ein.
Verwenden Sie ggf. die Einstellungsanweisungen oder stellen Sie manuell ein.
8) Fertig!
Speichern Sie die Parametereinstellung im LCP. Parameter 0-50 LCP-
Tabelle 2.4 Drehzahlregelungseinstellungen
Parametergruppe 7-0*PID Drehzahl­regler
Kopie
Nicht notwendig (Werkseinstellung).
Siehe Anweisungen in Kapitel 2.4.3 Optimieren des PID-
Drehzahlreglers.
[1] Speichern in LCP.
2 2
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-Motorsteuerprin­zipien 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 . 7 02 =
GesamtTrä gheitk gm2xPar. . 1 25
Par . 1 20x9550
xBandbreite
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 . 7 02
0 . 01x4xGeberAuflösungxPar . 7 06
MAX
=
2xπ
xMax.DrehmomentRippel %
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P 7-30 normal/invers
PID
P 7-38
*(-1)
Vorsteuerung
Sollwert− verarbei−
tung
Istwert verarbei−
tung
% [Einheit]]
% [Einheit]]
% [Einheit]
%
[Drehzahl]
Drehzahl− bereich
P 4-10 Motordrehrichtung
Zu Motor­steuerung
Prozess H192PID
130BA178.10
_
+
0%
-100%
100%
0%
-100%
100%
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2.4.4 PID-Prozessregler
VLT® Decentral Drive FCD 302
22
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.
Mit der PID-Prozessregelung lassen sich Anwendungsparameter steuern, die mit einem Sensor messbar sind (Druck,
Parameter 1-00 Regelverfahren Parameter 1-01 Steuerprinzip
U/f
[3] PID-Prozess PID-Prozess Prozess und
VVC
+
Fluxvektor oh. Geber
Fluxvektor mit Geberrückführung Prozess und Drehzahl
Drehzahl
Tabelle 2.5 Einstellungen für PID-Prozessregelung
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.
Abbildung 2.14 Diagramm für PID-Prozessregler
24 Danfoss A/S © 05/2018 Alle Rechte vorbehalten. MG04H303
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2.4.5 Relevante Parameter für die Prozessregelung
Parameter Funktionsbeschreibung
Parameter 7-20 PID-Prozess Istwer t 1 Legt den Eingang (Analog oder Puls) fest, von dem die PID-Prozessregelung den Istwert
erhalten soll.
Parameter 7-22 PID-Prozess Istwer t 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.
Parameter 7-30 Auswahl Normal-/Invers­Regelung
Parameter 7-31 PID-Prozess Anti-Windup Die Anti-Windup-Funktion bewirkt, dass im Falle des Erreichens einer Frequenz- oder
Parameter 7-32 PID-Prozess Reglerstart bei In einigen Anwendungen kann das Erreichen der gewünschten Drehzahl bzw. des
Parameter 7-33 PID-Prozess P-Verstärkung Je höher der Wert, desto schneller die Regelung. Ein zu hoher Wert kann jedoch zu
Parameter 7-34 PID-Prozess I-Zeit Eliminiert eine Abweichung von der stationären Drehzahl. Je niedriger der Wert, desto
Parameter 7-35 PID-Prozess D-Zeit Liefert Zuwachs proportional zur Veränderungsrate des Istwerts. Die Einstellung 0
Parameter 7-36 PID-Prozess D-Verstärkung/ Grenze
Parameter 7-38 PID-Prozess Vorsteuerung In Anwendungen mit einer ausgeglichenen und in etwa linearen Beziehung zwischen dem
Parameter 5-54 Pulseingang 29 Filterzeit (Pulseingang 29), Parameter 5-59 Pulseingang 33 Filterzeit (Pulseingang 33), Parameter 6-16 Klemme 53 Filterzeit (Analog- eingang 53), Parameter 6-26 Klemme 54 Filterzeit (Analogeingang 54)
Im Betriebsmodus [0] Normal reagiert die Prozessregelung mit einer Erhöhung der Motordrehzahl, wenn der Istwert den Sollwert unterschreitet. In der gleichen Situation, jedoch im Betriebsmodus [1] Invers, reagiert die Prozessregelung stattdessen mit einer abnehmenden Motordrehzahl.
Drehmomentgrenze der Integrator auf eine Verstärkung eingestellt wird, die der aktuellen Frequenz entspricht. So vermeiden Sie, dass bei einer Abweichung, die mit einer Drehzahl­änderung ohnehin nicht auszugleichen wäre, weiter integriert wird. Sie können die Funktion durch Auswahl von [0] Aus deaktivieren.
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.
Schwingungen führen.
schneller die Reaktion. Ein zu niedriger Wert kann jedoch zu Schwingungen führen.
deaktiviert den Differentiator. Kommt es in einer Anwendung zu sehr schnellen Änderungen des Soll- oder Istwertes, so 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 einzustellen.
Sollwert und der dafür erforderlichen Motordrehzahl können Sie die dynamische Leistung der PID-Prozessregelung gegebenenfalls mit Hilfe des Vorsteuerungsfaktors steigern. Sofern beim Istwertsignal Rippelströme bzw. -spannungen auftreten, können diese mit Hilfe eines Tiefpassfilters gedämpft werden. Diese Zeitkonstante ist ein Ausdruck für eine Drehzahlgrenze der Rippel, die beim Istwertsignal auftreten. Beispiel: Ist der Tiefpassfilter auf 0,1 s eingestellt, so ist die Eckfrequenz 10 RAD/s, (Kehrwert von 0,1), was (10/(2 x π)) = 1,6 Hz entspricht. Dies führt dazu, dass alle Ströme/ Spannungen, die um mehr als 1,6 Schwingungen pro Sekunde schwanken, herausgefiltert werden. Es wird also nur ein Istwertsignal geregelt, das mit einer Frequenz (Drehzahl) von unter 1,6 Hz schwankt. Der Tiefpassfilter verbessert die stationäre Leistung, bei einer zu langen Filterzeit nimmt jedoch die dynamische Leistung der PID-Prozessregelung ab.
2 2
Tabelle 2.6 Die folgenden Parameter sind für die Prozessregelung relevant
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130BC966.10
5
6
1
100kW
n °CW
2
3
4
ON
WARNING
ALARM
Bus MS NS2NS1
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2.4.6 Beispiel für PID-Prozessregler
VLT® Decentral Drive FCD 302
22
einer Lüftungsanlage.
Pos. Beschreibung
1 Kaltluft 2 Wärmeerzeugung 3 Temperaturtransmitter 4 Temperatur 5 Gebläsedrehzahl 6 Wärme
Abbildung 2.16 Zweileiter-Transmitter
1. Start/Stopp über Schalter an Klemme 18.
Abbildung 2.15 ist ein Beispiel für den PID-Prozessregler in
Abbildung 2.15 PID-Prozessregelung in einer Lüftungsanlage
2. Temperatursollwert über Potenziometer (-5 bis 35 °C, 0 bis 10 V DC) an Klemme 53.
3.
In der Lüftungsanlage soll mit Hilfe eines 0- bis 10-V­Potenziometers die Temperatur zwischen -5 und +35 °C einstellbar sein. Die eingestellte Temperatur soll mit Hilfe
Temperaturistwert über Transmitter (-10 bis 40 °C, 4 bis 20 mA) an Klemme 54. Schalter S202 ist auf EIN (Stromeingang) gestellt.
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.
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2.4.7 Programmierreihenfolge
Funktion Parameter Einstellung
Initialisieren Sie den Frequenzumrichter Parameter 14-22
Betriebsart
1) Einstellen der Motorparameter. Stellen Sie die Motorparameter anhand der Typenschilddaten ein.
Führen Sie eine komplette AMA aus. Parameter 1-29
2) Prüfen Sie, ob der Motor in der richtigen Richtung läuft.
Bei Anschluss des Motors an einen Frequenzumrichter mit einfacher Phasenreihenfolge wie U-U, V-V; W-W dreht sich die Motorwelle bei Sicht auf das Wellenende im Rechtslauf. Drücken Sie die [Hand on] LCP-Taste. Prüfen Sie die Wellendrehrichtung, indem Sie einen manuellen Sollwert anlegen. Falls sich der Motor in die falsche Richtung dreht:
1. Ändern Sie die Motordrehrichtung in Parameter 4-10 Motor Drehrichtung.
2. Schalten Sie das Netz aus - warten Sie auf das auf Entladen der Zwischenkreis­spannung - tauschen Sie zwei der Motorphasen.
Stellen Sie das Regelverfahren ein. Parameter 1-00
Stellen Sie die Hand/Ort-Betrieb Konfigu­ration ein.
3) Konfigurieren Sie den Sollwert, d. h. den Bereich der Sollwertverarbeitung. Stellen Sie die Skalierung des Analogeingangs in
Parametergruppe 6-** Analoge Ein-/Ausg. ein.
Stellen Sie Soll-/Istwert-Einheiten ein.
Stellen Sie den min. Sollwert ein
(10 °C):
Stellen Sie den maximalen Sollwert ein
(80 °C):
Wird der Einstellwert durch einen Festwert (Arrayparameter) bestimmt, setzen Sie andere Sollwertquellen auf Keine Funktion.
4) Stellen Sie Grenzen für den Frequenzumrichter ein:
Stellen Sie die Rampenzeiten auf einen ungefähren Wert von 20 s ein.
Parameter­gruppe 1-2* Motordaten
Autom. Motoran­passung
Parameter 4-10 Motor Drehrichtung
Regelverfahren Parameter 1-05 Hand/Ort­Betrieb Konfiguration
Parameter 3-01 Soll-/Istwert­einheit Parameter 3-02 Minimaler Sollwert Parameter 3-03 Maximaler Sollwert Parameter 3-10 Festsollwert
Parameter 3-41 Rampenzeit Auf 1 Parameter 3-42 Rampenzeit Ab 1
[2] Initialisierung - Frequenzumrichter aus- und wieder einschalten - Reset
drücken.
Siehe Motor-Typenschild.
[1] Aktivieren Sie eine komplette AMA.
Wählen Sie die richtige Drehrichtung der Motorwelle.
[3] Prozess.
[0] Ohne Rückführung.
[60] °C Displayeinheit.
-5 °C. 35 °C. [0] 35%.
Sollw. = 
Parameter 3-14 Relativer Festsollwert bis Parameter 3-18 Relativ. Skalie­rungssollw. Ressource, [0] = Keine Funktion
20 s. 20 s.
Par. . 3 10
100
0
 ×  Par. . 3 03  par. . 3 02  = 24, 5°C
2 2
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Produktübersicht
Funktion Parameter Einstellung
Stellen Sie die min. Drehzahlgrenzen
ein.
22
Stellen Sie die maximale Motordreh-
zahlgrenze ein.
Stellen Sie die maximale Ausgangs-
frequenz ein.
Stellen Sie S201 oder S202 auf die gewünschte Analogeingangsfunktion (Volt (V) oder Milliampere (l)) ein.
VLT® Decentral Drive FCD 302
Parameter 4-11 Min. Drehzahl [UPM] Parameter 4-13 Max. Drehzahl [UPM] Parameter 4-19 Max. Ausgangs­frequenz
300 U/min. 1500 U/min. 60 Hz.
HINWEIS
Schalter sind sehr empfindlich - Schalten Sie den Frequenzumrichter aus und wieder ein und behalten Sie dabei Werkseinstellung V bei.
5) Skalieren Sie die für Sollwert und Istwert verwendeten Analogeingänge.
Stellen Sie Klemme 53 Skal. Min.
Spannung ein.
Stellen Sie Klemme 53 Skal. Max.-
Spannung ein.
Stellen Sie Klemme 54 Skal. Min.-Istwert
ein.
Stellen Sie Klemme 54 Skal. Max.-
Istwert ein.
Legen Sie den Istwertanschluss fest.
6) Grundlegende PID-Einstellungen.
PID-Prozess normal/invers Parameter 7-30
PID-Prozess Anti-Windup. Parameter 7-31
PID-Prozess Reglerstartdrehzahl. Parameter 7-32
LCP-Kopie. Parameter 0-50
Parameter 6-10 Klemme 53 Skal. Min.Spannung Parameter 6-11 Klemme 53 Skal. Max.Spannung Parameter 6-24 Klemme 54 Skal. Min.-Soll/Istwert Parameter 6-25 Klemme 54 Skal. Max.-Soll/Istwert Parameter 7-20 PID-Prozess Istwert 1
Auswahl Normal-/Invers­Regelung
PID-Prozess Anti-Windup
PID-Prozess Reglerstart bei
LCP-Kopie
0 V. 10 V.
-5 °C. 35 °C.
[2] Analogeingang 54.
[0] Normal.
[1] Ein.
300 U/min.
[1] Speichern in LCP.
Tabelle 2.7 Beispiel für Konfiguration des PID-Prozessreglers
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2.4.8 Optimierung des Prozessreglers
Die Grundeinstellungen sind nun vorgenommen worden, sodass jetzt nur noch eine Optimierung der Proportional­verstärkung, der Integrationszeit und der Differentiationszeit (Parameter 7-33 PID-Prozess P-
Verstärkung, Parameter 7-34 PID-Prozess I-Zeit, Parameter 7-35 PID-Prozess D-Zeit) aussteht. Dies kann bei
den meisten Prozessen durch Befolgen der nachstehenden Anweisungen geschehen:
1. Starten Sie den Motor.
2. Stellen Sie Parameter 7-33 PID-Prozess P- Verstärkung auf 0,3 und erhöhen Sie den Wert anschließend, bis das Istwertsignal gleichmäßig zu schwingen beginnt. Verringern Sie dann den Wert, bis das Istwertsignal stabilisiert ist. Senken Sie die Proportionalverstärkung jetzt um 40-60 %.
3. Stellen Sie Parameter 7-34 PID-Prozess I-Zeit auf 20 s ein und setzen Sie den Wert anschließend herab, bis das Istwertsignal gleichmäßig zu schwingen beginnt. Erhöhen Sie die Integrati­onszeit, bis sich das Istwertsignal stabilisiert, gefolgt von einer Erhöhung um 15-50 %.
4. Verwenden Sie Parameter 7-35 PID-Prozess D-Zeit nur bei sehr schnellen Systemen (Differentiati­onszeit). Der typische Wert ist das Vierfache der eingestellten Integrationszeit. Sie sollten den Differentiator nur benutzen, wenn Proportional­verstärkung und Integrationszeit optimal eingestellt sind. Stellen Sie sicher, dass Schwingungen des Istwertsignals durch den Tiefpassfilter des Istwertsignals ausreichend gedämpft werden.
HINWEIS
Bei Bedarf können Sie Start/Stopp mehrfach aktivieren, um eine konstante Schwankung des Istwertsignals zu erzielen.
2.4.9 Ziegler-Nichols-Verfahren
Zum Einstellen der PID-Regler des Frequenzumrichters empfiehlt Danfoss das Ziegler-Nichols-Verfahren.
HINWEIS
Verwenden Sie das Ziegler-Nichols-Verfahren nicht für Anwendungen, die durch die Schwingungen von nicht vollkommen stabilen Steuerungseinstellungen Schaden nehmen können.
Die Kriterien zum Einstellen der Parameter basieren auf der Auswertung des Systems an der Stabilitätsgrenze anstelle der Ermittlung einer Schrittreaktion. Erhöhen Sie die Proportionalverstärkung, bis Sie eine kontinuierliche Schwingung (gemessen am Istwert) beobachten, d. h., bis das System annähernd stabil ist. Die entsprechende Verstärkung (Ku) wird als kritische Verstärkung bezeichnet, bei der die Schwingung erreicht wird. Die Schwingperiode (Pu) (als kritische Periodendauer bezeichnet) legen Sie gemäß Abbildung 2.17 fest. Messen sollten Sie sie, wenn die Amplitude der Schwingung klein ist.
1. Wählen Sie nur eine proportionale Steuerung, d. h., die Integrationszeit wird auf den maximalen Wert eingestellt, während die Differentiationszeit auf Null gesetzt wird.
2. Erhöhen Sie den Wert der Proportionalver­stärkung, bis der Punkt der Instabilität (kontinuierliche Schwingungen) und somit der kritische Verstärkungswert Ku erreicht ist.
3. Messen Sie den Schwingungszeitraum, um die kritische Zeitkonstante Pu zu erhalten.
4. Berechnen Sie anhand Tabelle 2.8 die erforder- lichen PID-Reglerparameter.
Der Prozessoperator kann die abschließende Einstellung der Steuerung wiederholt durchführen, um eine zufriedens­tellende Steuerung zu erzielen.
2 2
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130BA183.10
y(t)
t
P
u
Speed
Coast inverse (27)
Coast inverse
Safe
torque off
130BC985.10
NVR B03B04P B02 B01
2012G B07B0820 B06 B05
372013 B11B1237 B10 B09
1212
12
121212 55 53
271918
33
3229 50 54
202020 202020 55 42
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VLT® Decentral Drive FCD 302
2.5.2 DIP-Schalter
22
2.5.3 Einfaches Verdrahtungsbeispiel
Verbinden Sie die Klemmen 27 und 37 wie in Abbildung 2.18 gezeigt mit Klemmen 12/13 (+24 V).
Werkseinstellungen: 27 = [2] Motorfreilauf invers Parameter 5-10 Klemme 18
Digitaleingang
37 = Safe Torque Off invers
Abbildung 2.17 Annähernd stabiles System
Regelungstyp Proportional-
verstärkung
PI-Regelung 0,45 x K Exakte PID­Regelung Geringe PID­Übersteuerung
Tabelle 2.8 Ziegler-Nichols-Verfahren für Regler
0,6 x K
0,33 x K
u
u
u
Integrati­onszeit
0,833 x P 0,5 x P
u
0,5 x P
u
u
Differentiati­onszeit
0,125 x P
0,33 x P
u
u
Steuerleitungen und -klemmen
2.5
2.5.1 Führung von Steuerleitungen
Die externe 24-V-DC-Versorgung dient als Niederspan­nungsversorgung der Steuerkarte sowie etwaiger eingebauter Optionskarten. Dies ermöglicht den vollen Betrieb des LCP (einschl. Parametereinstellung) ohne Netzanschluss.
HINWEIS
Beachten Sie, dass eine Spannungswarnung erfolgt, wenn die 24 V DC angeschlossen wurden; es erfolgt jedoch keine Abschaltung.
WARNUNG
GEFAHR EINES STROMSCHLAGS
Ohne galvanische Trennung (gemäß PELV) besteht an den Steuerklemmen Stromschlaggefahr. Das Nichtbe­achten der Empfehlungen kann zum Tod oder zu schweren Verletzungen führen!
Setzen Sie zur Gewährleistung ordnungs-
gemäßer galvanischer Trennung (gemäß PELV) eine 24-V-DC-Versorgung vom Typ PELV ein.
Abbildung 2.18 Einfaches Verdrahtungsbeispiel
30 Danfoss A/S © 05/2018 Alle Rechte vorbehalten. MG04H303
130BC384.10
3-phase power input
Mechanical brake
+10 V DC
-10 V DC­+10 V DC 0/4-20 mA
-10 V DC­+10 V DC 0/4-20 mA
91 (L1) 92 (L2) 93 (L3) 95 (PE)
122(MBR+)
123(MBR-)
50 (+10 V OUT)
53 (A IN)
54 (A IN)
55 (COM A IN)
12 (+24 V OUT)
13 (+24 V OUT)
18 (D IN)
19 (D IN)
20 (COM D IN)
27 (D IN/OUT)
29 (D IN/OUT)
24V
OV
32 (D IN)
33 (D IN)
37 (D IN)
S201
S202
ON/I=0-20mA OFF/U=0-10V
P 5-00
24 V (NPN) 0 V (PNP)
24 V (NPN) 0 V (PNP)
24 V (NPN) 0 V (PNP)
24 V (NPN) 0 V (PNP)
24 V (NPN) 0 V (PNP)
24 V (NPN) 0 V (PNP)
Switch mode power supply
10 V DC
15 mA
24 V DC 600 mA
(U) 96
(U) 97 (W) 98 (PE) 99
Motor
Brake resistor
(R+) 82
(R-) 81
Relay1
Relay2
03
02
01
06
05
04
240 V AC, 2A
240 V AC, 2A
400 V AC, 2A
Analog output 0/4–20 mA
(COM A OUT) 39
(A OT) 42
ON=Terminated OFF=Open
S801
S801
GX
(N RS485) 69
(P RS485) 68
5V
RS485 Interface
(COM RS485) 61
(PNP) = Source (NPN) = Sink
RS485
ON
1 2
ON
1 2
ON
1 2
0 V
VCXA
PROFIBUS interface
GND1
GND1
RS485
66
63
62
67
GX
Produktübersicht Projektierungshandbuch
2.5.4 Elektrische Installation, Steuerleitungen
2 2
Abbildung 2.19 Elektrische Klemmen ohne Optionen
A = analog, D = digital Klemme 37 wird für die Funktion Safe Torque Off genutzt. Relais 2 hat keine Funktion, wenn der Frequenzumrichter einen Ausgang für eine mechanische Bremse hat.
MG04H303 Danfoss A/S © 05/2018 Alle Rechte vorbehalten. 31
130BC987.10
Safe
torque off
Safe
torque off
PNP (Source) Digital input wiring
NPN (Sink) Digital input wiring
NVR B03B04P B02 B01
2012G B07B0820 B06 B05
372013 B11B1237 B10 B09
1212
12
121212 55 53
271918 333229 50 54
202020 202020 55 42
NVR B03B04P B02 B01
2012G B07B0820 B06 B05
372013 B11B1237 B10 B09
1212
12
121212 55 53
271918
33
3229 50 54
202020 202020 55 42
3
7
2
0
1
3
B
1
1
B
1
2
3
7
B
1
0
B
0
9
2
0
1
2
G
B
0
7
B
0
8
2
0
B
0
6
B
0
5
N
V
R
B
0
3
B
0
4
P
B
0
2
B
0
1
Z
A
/Z
B
+5V
/B
GND
/A
A
+24V
B
GND
130BC998.10
Produktübersicht
VLT® Decentral Drive FCD 302
Lange Steuerleitungen und Analogsignale können in
2.5.5 Relaisausgang
seltenen Fällen aufgrund von Störungen in den Netzkabeln zu Brummschleifen mit 50 Hz führen. In diesem Fall kann
22
es erforderlich sein, die Abschirmung zu durchbrechen oder einen 100-nF-Kondensator zwischen Abschirmung und Gehäuse einzubauen. Schließen Sie die Digital- und Analogein- und -ausgänge aufgeteilt nach Signalart an die Bezugspotenziale (Klemme 20, 55, 39) an, um Fehlerströme auf dem Massepotenzial zu verhindern. Zum Beispiel kann durch Schalten am Digitaleingang das Analogeingangs­signal gestört werden.
Der Relaisausgang mit den Klemmen 01, 02, 03 und 04, 05, 06 hat eine Kapazität von maximal 240 V AC, 2 A. Minimal 24 V DC, 10 mA oder 24 V AC, 100 mA. Kann zur Anzeige des Status und Warnungen verwendet werden. Die beiden Relais befinden sich auf der Installationskarte. Ihre Programmierung erfolgt durch Parametergruppe 5–4* Relais. Die Relais haben Kontakte der Form C, d. h. Wechsel­kontakte. Die Kontakte jedes Relais sind für eine maximale Last von 240 V AC bei 2 A ausgelegt.
Relais 1
Klemme 01: Allgemein
Klemme 02: Schließer 240 V AC
Klemme 03: Öffner 240 V AC
Relais 2
Klemme 04: Allgemein
Klemme 05: Schließer 240 V AC
Klemme 06: Öffner 240 V AC
Relais 1 und Relais 2 werden in Parameter 5-40 Relais­funktion, Parameter 5-41 Ein Verzög., Relais und Parameter 5-42 Aus Verzög., Relais programmiert.
Abbildung 2.20 Eingangspolarität der Steuerklemmen
HINWEIS
Zur Einhaltung der Vorgaben der EMV-Emissionsrichtlinie werden abgeschirmte Kabel empfohlen. Bei Verwendung eines ungeschirmten Kabels siehe Kapitel 2.9.7 EMV- Prüfergebnisse für weitere Informationen.
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Abbildung 2.21 Relaisanschluss
Produktübersicht Projektierungshandbuch
2.6 Sollwertverarbeitung
Ortsollwert
Der Ortsollwert ist aktiv, wenn der Frequenzumrichter mit aktiver [Hand On]-Taste betrieben wird. Der Sollwert wird über die Pfeiltasten []/[] bzw. []/[] eingestellt.
Fernsollwert
Abbildung 2.22 zeigt das Sollwertsystem zur Berechnung des Fernsollwerts.
2 2
Abbildung 2.22 Fernsollwert
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Resultlerender Sollwert
Summe aller
Sollwerte
P 3-00 Sollwertbereich= [0] Min-Max
130BA184.10
-P 3-03
P 3-03
P 3-02
-P 3-02
P 3-00 Sollwertbereich =[1]-Max-Max
Resultierender Sollwert
Summe aller Sollwerte
-P 3-03
P 3-03
130BA185.10
Produktübersicht
VLT® Decentral Drive FCD 302
Der Fernsollwert wird bei jedem Abtastintervall
2.6.1 Sollwertgrenzen
berechnet und besteht anfänglich aus 2 Arten von
22
Sollwerteingängen:
X (der externe Sollwert): Eine Summe (siehe
Parameter 3-04 Sollwertfunktion) aus bis zu 4 extern ausgewählten Sollwerten. bestehend aus einer beliebigen Kombination (bestimmt durch die Einstellung von Parameter 3-15 Variabler
Sollwert 1, Parameter 3-16 Variabler Sollwert 2 und Parameter 3-17 Variabler Sollwert 3) eines
Parameter 3-00 Sollwertbereich, Parameter 3-02 Minimaler Sollwert und Parameter 3-03 Maximaler Sollwert definieren
zusammen den zulässigen Bereich der Summe aller Sollwerte. Die Summe aller Sollwerte wird bei Bedarf begrenzt. Die Beziehung zwischen dem resultierenden Sollwert (nach der Klammerung) wird in Abbildung 2.23/ Abbildung 2.24 gezeigt und die Summe aller Sollwerte wird in Abbildung 2.25 gezeigt.
Festsollwerts (Parameter 3-10 Festsollwert), variabler Analogsollwerte, variabler digitaler Pulssollwerte und verschiedener Feldbussollwerte in einer beliebigen Einheit, in welcher der Frequenzumrichter die Überwachungsfunktion übernimmt ([Hz], [UPM], [Nm] usw.).
Y (der relative Sollwert): Eine Summe eines
Festsollwerts (Parameter 3-14 Relativer Festsollwert) und eines variablen Analogsollwerts (Parameter 3-18 Relativ. Skalierungssollw. Ressource) in [%].
Die 2 Arten von Sollwerteingängen werden in folgender Formel kombiniert: Fernsollwert = X+X*Y/100 %. Wenn der relative Sollwert nicht verwendet wird, müssen Sie
Parameter 3-18 Relativ. Skalierungssollw. Ressource auf [0] Deaktiviert und Parameter 3-14 Relativer Festsollwert auf 0 %
einstellen. Die Funktion Frequenzkorrektur Auf/Ab und die Funktion Sollwert speichern kann durch Digitaleingänge am
Abbildung 2.23 Sollwertbereich=[0] Min. bis Max.
Frequenzumrichter aktiviert werden. Die Funktionen und Parameter werden im VLT® AutomationDrive FC301/FC302
Programmierhandbuch beschrieben. Die Skalierung von Analogsollwerten wird in Parameter- gruppen 6-1* Analogeingang 1 und 6-2* Analogeingang 2 und die Skalierung digitaler Pulssollwerte in Parameter- gruppe 5-5* Pulseingänge beschrieben. Sollwertgrenzen und -bereiche stellen Sie in Parameter- gruppe 3-0* Sollwertgrenzen ein.
34 Danfoss A/S © 05/2018 Alle Rechte vorbehalten. MG04H303
Abbildung 2.24 Sollwertbereich=[1] -Max. bis Max.
130BA186.11
P 3-03
P 3-02
Summe aller Sollwerte
P 3-00 Sollwertbereich= [0] Min to Max
Resultierender Sollwert
Produktübersicht Projektierungshandbuch
Sie können den Wert von Parameter 3-02 Minimaler Sollwert nicht unter 0 einstellen, sofern Parameter 1-00 Regelver- fahren nicht auf [3] PID-Regler eingestellt ist. In diesem Fall ergibt sich das Verhältnis zwischen dem resultierenden Sollwert (nach der Befestigung) und der Summe aller Sollwerte wie in Abbildung 2.25 gezeigt.
Abbildung 2.25 Summe aller Sollwerte
2.6.2 Skalierung von Festsollwerten und Bussollwerten
Festsollwerte werden gemäß den folgenden Regeln skaliert:
Wenn Parameter 3-00 Sollwertbereich auf [0] Min.
bis Max. eingestellt ist: ein Sollwert von 0 % entspricht dem Wert 0 [Einheit], wobei eine beliebige Einheit (UPM, m/s, bar usw.) zulässig ist, und ein Sollwert von 100 % entspricht dem Maximum (abs. Parameter 3-03 Maximaler Sollwert), abs (Parameter 3-02 Minimaler Sollwert)).
Wenn Parameter 3-00 Sollwertbereich: [1] -Max. bis
+Max. ist, entspricht der Sollwert 0 % dem Wert 0 [Einheit], der Sollwert -100 % entspricht dem Sollwert -Max. und der Sollwert 100 % entspricht dem Sollwert Max.
Bussollwerte werden gemäß den folgenden Regeln skaliert:
Wenn Parameter 3-00 Sollwertbereich: [0] Min bis
Max. eingestellt ist, gilt für eine maximale Auflösung des Bussollwerts folgende Busska­lierung: ein Sollwert von 0 % entspricht dem minimalen Sollwert und ein Sollwert von 100% dem maximalen Sollwert.
Wenn Parameter 3-00 Sollwertbereich: [1] -Max. bis
+Max., entspricht der Sollwert -100 % dem Sollwert -Max. und der Sollwert 100 % entspricht dem Sollwert Max.
2.6.3 Skalierung von Analog- und Pulssollwerten und Istwert
Soll- und Istwerte werden auf gleiche Weise von Analog­und Pulseingängen skaliert. Einziger Unterschied ist, dass Sollwerte, die über oder unter den angegebenen Endpunkten liegen (P1 und P2 in Abbildung 2.26), eingegrenzt werden, während dies bei Istwerten nicht der Fall ist.
Abbildung 2.26 Skalierung von Analog- und Pulssollwerten und Istwert
Abbildung 2.27 Skalierung des Sollwertausgangs
2 2
MG04H303 Danfoss A/S © 05/2018 Alle Rechte vorbehalten. 35
Produktübersicht
VLT® Decentral Drive FCD 302
Die Endpunkte P1 und P2 werden durch die Parameter in Tabelle 2.9 definiert. Die Definition hängt davon ab, ob ein Analog­oder Pulseingang verwendet wird.
22
P1 = (Minimaler Eingangswert, minimaler Sollwert)
Minimaler Sollwert Parameter 6-14
Minimaler Eingangswert Parameter 6-10
P2=(Minimaler Eingangswert, maximaler Sollwert)
Maximaler Sollwert Parameter 6-15
Maximaler Eingangswert Parameter 6-11
Tabelle 2.9 Endpunktwerte für Eingang und Sollwert
Analog 53 S201=AUS
Klemme 53 Skal. Min.-Soll/ Istwert
Klemme 53 Skal. Min.Spannung
[V]
Klemme 53 Skal. Max.-Soll/ Istwert
Klemme 53 Skal. Max.Spannung
[V]
Analog 53 S201=EIN
Parameter 6-14 Kl emme 53 Skal. Min.-Soll/Istwert
Parameter 6-12 Kl emme 53 Skal. Min.Strom [mA]
Parameter 6-15 Kl emme 53 Skal. Max.-Soll/Istwert
Parameter 6-13 Kl emme 53 Skal. Max.Strom [mA]
Analog 54 S202=AUS
Parameter 6-24 Klemme 54 Skal. Min.-Soll/Istwert
Parameter 6-20 Klemme 54 Skal. Min.Spannung
[V]
Parameter 6-25 Klemme 54 Skal. Max.-Soll/Istwert
Parameter 6-21 Klemme 54 Skal. Max.Spannung[
V]
Analog 54 S202=EIN
Parameter 6-24 K lemme 54 Skal. Min.-Soll/Istwert
Parameter 6-22 K lemme 54 Skal. Min.Strom [mA]
Parameter 6-25 K lemme 54 Skal. Max.-Soll/Istwert
Parameter 6-23 K lemme 54 Skal. Max.Strom[mA]
Pulseingang 29 Pulseingang 33
Parameter 5-52 Klemme 29 Min. Soll-/Istwert
Parameter 5-50 Klemme 29 Min. Frequenz [Hz]
Parameter 5-53 Klemme 29 Max. Soll-/ Istwert Parameter 5-51 Klemme 29 Max. Frequenz
[Hz]
Parameter 5-57 Klem me 33 Min. Soll-/ Istwert
Parameter 5-55 Klem me 33 Min. Frequenz
[Hz]
Parameter 5-58 Klem me 33 Max. Soll-/ Istwert
Parameter 5-56 Klem me 33 Max. Frequenz
[Hz]
2.6.4 Totzone um Null
In einigen Fällen sollte der Sollwert (gelegentlich auch der Istwert) eine Totzone um Null haben, um sicherzustellen, dass die Maschine gestoppt wird, wenn der Sollwert nahe Null liegt.
Gehen Sie wie folgt vor, um die Totzone zu aktivieren und den Umfang der Totzone zu definieren:
Der minimale Sollwert (siehe Tabelle 2.9 für relevanten Parameter) oder der maximale Sollwert muss Null sein. Mit
anderen Worten:P1 oder P2 muss auf der X-Achse in Abbildung 2.28 liegen.
Außerdem müssen sich beide Punkte im selben Quadranten befinden.
36 Danfoss A/S © 05/2018 Alle Rechte vorbehalten. MG04H303
Produktübersicht Projektierungshandbuch
Die Größe der Totzone wird von P1 oder P2 definiert, wie dies in Abbildung 2.28 gezeigt wird.
2 2
Abbildung 2.28 Totzone
Abbildung 2.29 Reversierte Totzone
Falls Endpunkt 2 in Quadrant 1 oder Quadrant 4 gelegt wird, führt ein Sollwertendpunkt von P1 = (1 V, 0 U/min) zu einer Totzone von -1 V bis +1 V.
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Produktübersicht
Fall 1: Positiver Sollwert mit Totzone, Digitaleingang zum Triggern der Reversierung
Dieser Fall zeigt die Wirkung der Min.-Max.-Begrenzungen an einem Sollwerteingang.
VLT® Decentral Drive FCD 302
22
Abbildung 2.30 Beispiel 1 - positiver Sollwert
38 Danfoss A/S © 05/2018 Alle Rechte vorbehalten. MG04H303
Allgemeine Sollwertparameter: Sollwerttbereich: - Max bis Max Minimaler Sollwert: unwichitig Maximaler Sollwert: 500 UPM (100,0 %)
Begrenzt auf: -200% bis +200%
(-1000 UPM - +1000UPM)
Allgemeine Motorparameter: Motordrehrichtung: beide Richtungen Motordrehzahl-Untergrenze: 0 UPM Motordrehzahl-Obergrenze: 200 UPM
Ext. Sollwert Absolutwert 0 UPM 1V 750 UPM 10V
Analogeingang 53 Min. Sollwert 0 UPM Max. Sollwert 500 UPM Min. Spannung 1 V Max. Spannung 10 V
Ext. Ressource 1 Bereich: 0,0% (0 UPM) 150,0% (750 UPM)
Ext. Sollwert Bereich: 0,0% (0 UPM) 150,0% (750 UPM)
Sollwert­algorithmus
Begrenzt auf:
-100% - +100%
(-500 UPM - +500 UPM)
Reference Bereich: 0,0% (0 UPM) 100,0% (500 UPM)
Sollwert wird gemäß Max-Drehzahlsollwert skaliert
Drehzahl­bereich
Neutraler Bereich
Digitaleingang
Digitaleingang 18 Aus: Keine Reversierung Ein: Reversierung
Begrenzt Drenhzahlsollwert Gemäß Min-Max-Sollwert
Drehzahl Sollwert Bereich:
-500 UPM +500 UPM
Motor-PID
Motor
Motor­steuerung
Bereich:
-200 UPM +200 UPM
UPM
UPM
750
10
10
V
V
1
1
500
-500
130BA188.13
Produktübersicht Projektierungshandbuch
Fall 2: Positiver Sollwert mit Totzone, Digitaleingang zum Triggern der Reversierung. Begrenzungsregeln.
Dieser Fall zeigt, wie der Sollwerteingang mit Werten, die außerhalb der Grenzen für -Max und +Max liegen, die Unter- und Obergrenzen der Eingänge begrenzt, bevor der externe Sollwert addiert wird. Der Fall zeigt auch, wie der externe Sollwert vom Sollwertalgorithmus auf -Max und +Max begrenzt wird.
2 2
Abbildung 2.31 Beispiel 2 - positiver Sollwert
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Allgemeine Sollwertparameter: Sollwerttbereich: - Max bis Max Minimaler Sollwert: unwichitig Maximaler Sollwert: 500 UPM (100,0 %)
Neutraler
Bereich
-1 V bis 1 V
Allgemeine Motorparameter: Motordrehrichtung: beide Rihtungen Motordrehzahl-Utergrenze: 0 UPM Motordrehzahl Obergrenze: 1500 UPM
Sollwert­algorithmus
Ext. Sollwert Bereich:
-100,0% (-1000 UPM) +100,0% (+1000 UPM)
Sollwert Bereich:
-100,0% (-1000 UPM) +100,0% (+1000 UPM)
Ext. Sollwert Absolutwert
- 500 UPM -10V +500 UOM 10v
Analogeingang 53 Min. Sollwert 0 UPM Max. Solwert +500 UPM Min. Spannung 1 V Max. Spannung 10 V
Ext. Ressource 1 Bereuch:
-50,0 (-500 UPM) +50% (+500 UPM)
Analogeingang 54 Min. Sollwert -500 UPM Max. Solwert +500 UPM Min. Spannung -10 V Max. Spannung +10 V
Ext. Ressource 1 Bereuch:
-50,0 (-500 UPM) +50% (+500 UPM)
Ext. Sollwert Absolutwert
- 500 UPM -10V +500 UOM 10v
Keine neutraler Bereich
Begrenzt Drehzahl auf Min- Max-Motordrehzahl
Sollwert wird gema Max-Sollwert skaliert
Berenzt auf
-100% bis +100% (-1000UPM–
+1000UPM)
Berenzt auf
-200% bis +200% (-2000UPM–
+2000UPM)
UPM bereich
Drehzahl Sollwert bereich:
-1000 UPM +1000 UPM
Motor–PID
Motor­steuerung
Motor
-10 10
-500
500
UPM
V
500
-500
10
-10
V
UPM
-1
1
e30ba189.12
Produktübersicht
VLT® Decentral Drive FCD 302
Fall 3: Bipolarer Sollwert mit Totzone. Vorzeichen bestimmt die Richtung, -Max. bis +Max.
22
Abbildung 2.32 Beispiel 3 - Bipolarer Sollwert
Bremsfunktionen
2.7
Die Bremsfunktion wird zum Bremsen der Last an der Motorwelle angewendet, entweder als dynamische oder statische Bremse.
2.7.1 Mechanische Bremse
Eine direkt an der Motorwelle befestigte mechanische Haltebremse führt in der Regel eine statische Bremsung durch. In einigen Anwendungen wird durch das statische Haltemoment die Motorwelle statisch gehalten (in der Regel bei permanenterregten Synchronmotoren). Die Haltebremse wird entweder über eine SPS oder direkt über einen Digitalausgang des Frequenzumrichters gesteuert.
HINWEIS
Eine Steuerung per Safe Torque Off einer mechanischen Bremse über einen Frequenzumrichter ist nicht möglich. In der Installation muss eine Redundanzschaltung für die Bremsansteuerung vorhanden sein.
2.7.1.1 Produktbroschüre für mechanische Bremse und Beschreibung des Stromkreises
Sie können den VLT® Decentral Drive FCD 302 mit oder ohne Bremse konfigurieren (siehe Position 18 in Abbildung 6.1). Wenn der Wechselrichterteil mit Bremse konfiguriert ist, können Sie Relais 1 für verschiedene Anwendungen konfigurieren, während Relais 2 ausschließlich für die mechanische Bremse vorgesehen sein soll. Relais 2 ist im Installationskasten montiert, in diesem Konfigurations­zustand ist es jedoch nicht aktiv. Die Drossel der mechanischen Bremse kann mit niedriger Spannung (24 V DC) oder über Netzspannung versorgt werden. Wenn die mechanische Bremse vom Typ 24 V DC ist, kann eines der beiden benutzerdefinierten Relais, Relais 1 oder ein funktionierendes Relais 2, innerhalb der elektrischen Spezifikation (Spannung, Strom usw.) oder mit externen Relais verwendet werden. Wenn der Frequenzumrichter ohne Bremse konfiguriert ist, ist das interne elektrische Steuersignal für Relais 2 aktiv.
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I
Lm
D
L
MOV
MOV
L 3
L2
MBR +
MBR -
1
2
3
4
5
6
V
MBR
V
L3-L2
130BD547.11
MOV
Produktübersicht Projektierungshandbuch
Wird die Bremse über das Netz oder eine gleichgerichtete Netz-Gleichspannung versorgt, wird empfohlen, den FCD 302 mit mechanischer Bremse zu bestellen. In diesem Fall steuern alle Parametereinstellungen für Relais 2 den internen program­mierbaren Schalter, der die Ausgangsspannung an den Klemmen MBR+ und MBR- bestimmt. In bestimmten Motoren kann diese mechanische Bremse vom Typ AC oder DC sein. Ist die Bremse vom Typ AC, verfügt die mechanische Bremse über eine interne Diode D und den internen Metalloxidvaristor (MOV), wie im elektrischen Diagramm in Abbildung 2.33 beschrieben.
2 2
1 Wechselrichterteil 2 MBR+ Klemme 122 3 Mechanische Bremsdrossel 4 MBR- Klemme 123 5 Programmierbarer Schalter 6 Galvanisch getrenntes Steuerteil
Abbildung 2.33 Elektrisches Diagramm der mechanischen Bremse
Die Versorgungsspannung ergibt sich aus der Netzspannung zwischen den Phasen L2 und L3, die eine Einzelpuls-Dioden­gleichrichtung durchläuft.
MG04H303 Danfoss A/S © 05/2018 Alle Rechte vorbehalten. 41
VMBR
VL1-L2
VMBR
ILm
130BD199.10
300; 135
320; 144
340; 153
380; 171
400; 180
440;198
480; 216
500; 225
520; 234
100
120
140
160
180
200
220
240
260
300 350 400 450 500 550
Average Output Voltage (Vdc)
Input Mains Line Voltag e (Vrms)
130BD200.10
Produktübersicht
VLT® Decentral Drive FCD 302
Die Ausgangsspannung der programmierbaren Versorgung ist kein konstanter Wert, sondern vielmehr eine gepulste Spannung mit einem durchschnittlichen Pegel, der direkt
22
von der Netzspannung abhängig ist, wie in Abbildung 2.34 gezeigt:
Abbildung 2.35 Durchschnittliche Ausgangsspannung
Die mechanische Bremse im Motor kann sowohl mit Gleich- als auch Wechselspannung versorgt werden. Die Ausgangsspannung wird von der internen Diode in der Schaltung der mechanischen Bremse gleichgerichtet. Die durchschnittliche an der Bremsdrossel anliegende Spannung behält ihren Wert.
V ILm Netz-Momentanspannung
Spannung der mechanischen Bremse
MBR
Abbildung 2.34 Momentanspannung V Durchschnittspegel von V
MBR
mit einem
MBR
Diese gleichgerichtete Spannung wird an der Drossel der mechanischen Bremse angelegt, mit dem geglätteten Stromverlauf ILm.
Die in Abbildung 2.33 gezeigte Spannung hat die Amplitude der Netzspannung und ein durchschnittliches Spannungsniveau berechnet als:
V
= 0,45 x V
MBR(DC)
AC
Beispiele: VAC = 400 V VAC = 480 V
eff
eff
V V
= 180 VDC.
MBR
= 216 VDC.
MBR
Das durchschnittliche Ausgangsspannungsniveau wird direkt durch die Amplitude der zwischen den Phasen L1 und L2 gemessenen Netzspannung bestimmt.
HINWEIS
Maximale Nennspannung = 480 V AC.
2.7.1.2 Mechanische Bremssteuerung
In Hubanwendungen muss eine elektromechanische Bremse gesteuert werden können. Zur Ansteuerung der Bremse kann ein Relaisausgang (Relais 1 oder Relais 2/ digitale Bremse) oder ein programmierter Digitalausgang (Klemme 27 oder 29) dienen. Halten Sie den Ausgang normalerweise geschlossen (spannungsfrei), so lange der Frequenzumrichter den Motor nicht halten kann, z. B., weil die Last zu schwer ist. Wählen Sie bei Anwendungen mit elektromagnetischer Bremse die Option [32] Mechanische
Bremse in einem der folgenden Parameter:
Parameter 5-40 Relaisfunktion (Arrayparameter),
Parameter 5-30 Klemme 27 Digitalausgang, oder
Parameter 5-31 Klemme 29 Digitalausgang
Wird [32] Mechanische Bremse gewählt, so wird die mechanische Bremse beim Start normalerweise geschlossen, bis der Ausgangsstrom über einem voreinge­stellten Wert liegt. Wählen Sie diesen Wert in Parameter 2-20 Bremse öffnen bei Motorstrom. Beim Stopp wird die mechanische Bremse geschlossen, wenn die Drehzahl unter den in Parameter 2-21 Bremse schliessen bei Motordrehzahl gewählten Wert sinkt. Tritt am Frequenzum­richter ein Alarmzustand (z. B. ein Überstrom, eine Überspannung usw.) oder ein Safe Torque Off ein, so wird umgehend die mechanische Bremse geschlossen.
42 Danfoss A/S © 05/2018 Alle Rechte vorbehalten. MG04H303
130BC970.10
Start term.18
1=on
Shaft speed
Start delay time
on
Brake delay time
Time
Output current
Relay 01or Relay 02/solid state brake
Pre-magnetizing current or DC hold current
Reaction time EMK brake
Par 2-20 Release brake current
Par 1-76 Start current/ Par 2-00 DC hold current
Par 1-74 Start speed
Par 2-21 Activate brake speed
Mechanical brake locked
Mechanical brake free
Par 1-71
Par 2-23
o
0=o
Produktübersicht Projektierungshandbuch
2 2
Abbildung 2.36 Mechanische Bremssteuerung für Hubanwendungen
In Hub- und Vertikalförderanwendungen muss eine elektro­mechanische Bremse gesteuert werden können.
Schrittweise Beschreibung
Zur Ansteuerung der mechanischen Bremse
können Sie jeden Relaisausgang, Digitalausgang (Klemme 27 oder 29) oder digitalen Bremsspan­nungsausgang (Klemme 122-123) verwenden, falls notwendig mit einem geeigneten Schütz.
Stellen Sie sicher, dass der Ausgang ausgeschaltet
ist, solange der Frequenzumrichter den Motor nicht ansteuern kann, z. B., weil die Last zu schwer ist oder der Motor noch nicht montiert ist.
Wählen Sie vor dem Anschließen der
mechanischen Bremse in Parametergruppe 5-4* Relais (oder in Parametergruppe 5-3* Digita­lausgänge) die Option [32] Mechanische Bremse.
Die Bremse wird gelöst, wenn der Motorstrom
den eingestellten Wert in Parameter 2-20 Bremse öffnen bei Motorstrom überschreitet.
Die Bremse wird geschlossen, wenn die
Ausgangsdrehzahl niedriger als die in
HINWEIS
Empfehlung: Stellen Sie bei Vertikalförder- oder Hubanwendungen sicher, dass die Last im Notfall oder aufgrund einer Fehlfunktion eines einzelnen Bauteils wie einem Schütz usw. gestoppt werden kann. Befindet sich der Frequenzumrichter im Alarmmodus oder besteht eine Überspannungssituation, greift die mechanische Bremse sofort ein.
HINWEIS
Stellen Sie bei Hubanwendungen sicher, dass die Drehmomentgrenzen niedriger als die Stromgrenze eingestellt sind. Diese stellen Sie in
Parameter 4-16 Momentengrenze motorisch und Parameter 4-17 Momentengrenze generatorisch ein. Stellen
Sie die Stromgrenze in Parameter 4-18 Stromgrenze ein. Empfehlung: Stellen Sie Parameter 14-25 Drehmom.grenze
Verzögerungszeit auf [0], Parameter 14-26 WR-Fehler Abschaltverzögerung auf [0] und Parameter 14-10 Netzausfall-Funktion auf [3] Motorfreilauf.
Parameter 2-21 Bremse schliessen bei Motordrehzahl oder Parameter 2-22 Bremse schließen bei Motorfrequenz eingestellte Drehzahl ist und der
Frequenzumrichter einen Stoppbefehl durchführt.
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T
ta
tc
tb
to ta
tc
tb
to ta
130BA167.10
Last
Zeit
Drehzahl
Produktübersicht
VLT® Decentral Drive FCD 302
2.7.1.3 Verdrahtung der mechanischen Bremse
22
EMV (Twisted-Pair-Kabel/Abschirmung)
Um elektrische Störgeräusche von den Kabeln zwischen der mechanischen Bremse und dem Frequenzumrichter zu verringern, müssen Sie die Drähte verdrillen. Verwenden Sie eine Metallabschirmung für verbesserte EMV-Leistung.
Kabel mit verdrillten Aderpaaren, die die Motorkabel sowie Anschlusskabel für Bremse enthalten, können verwendet werden.
2.7.1.4 Mechanische Bremse in Hub- und Vertikalförderanwendungen
Ein Beispiel der erweiterten mechanischen Bremssteuerung für Hubanwendungen finden Sie unter Kapitel 4 Anwendungsbeispiele.
2.7.2 Dynamische Bremse
Dynamische Bremse durch:
Bremswiderstand: Ein Brems-IGBT leitet die
Bremsenergie vom Motor an den angeschlossenen Bremswiderstand (Parameter 2-10 Bremsfunktion = [1] Bremswi- derstand) und verhindert so, dass die Überspannung einen bestimmten Grenzwert überschreitet.
AC-Bremse: Durch Ändern der Verlustbedin-
gungen im Motor wird die Bremsenergie im Motor verteilt. Sie dürfen die AC-Bremsfunktion nicht in Anwendungen mit einer hohen Ein-/ Ausschaltfrequenz verwenden, da dies zu einer Überhitzung des Motors führen würde (Parameter 2-10 Bremsfunktion = [2] AC-Bremse).
DC-Bremse: Ein übermodulierter Gleichstrom
verstärkt den Wechselstrom und funktioniert als Wirbelstrombremse (Parameter 2-02 DC-Bremszeit 0 s).
zur Abschaltung des Frequenzumrichters aufgrund von Überspannung führen. Bremswiderstände dienen zur Ableitung der bei generatorischer Bremsung erzeugten Energie. Die Auswahl des Bremswiderstands erfolgt anhand seines ohmschen Widerstands, seines Leistungsverlusts und seiner Größe. Danfoss Bremswiderstände sind in mehreren Ausführungen erhältlich, zur internen oder externen Montage am Frequenzumrichter. Artikelnummern finden Sie in Kapitel 6.2.1 Bestellnummern: Zubehör.
2.7.2.2 Auswahl des Bremswiderstands
Wenn erhöhte Anforderungen mit generatorischem Bremsen bewältigt werden sollen, ist ein Bremswiderstand erforderlich. Die Verwendung eines Bremswiderstands gewährleistet, dass die Energie im Bremswiderstand und nicht im Frequenzumrichter absorbiert wird. Weitere
Informationen finden Sie im Projektierungshandbuch VLT Brake Resistor MCE 101.
Ist der Betrag der kinetischen Energie, die in jedem Bremszeitraum zum Widerstand übertragen wird, unbekannt, können Sie die durchschnittliche Leistung auf Basis der Zykluszeit und Bremszeit berechnen, was auch als Arbeitszyklus für Aussetzbetrieb bezeichnet wird. Der Arbeitszyklus für Aussetzbetrieb des Widerstandes gibt den Arbeitszyklus an, für den der Widerstand ausgelegt ist. Abbildung 2.37 zeigt einen typischen Bremszyklus.
®
HINWEIS
Der von den Motorlieferanten bei der Angabe der zulässigen Belastung häufig benutzte Betrieb S5 des Widerstands ist ein Ausdruck für den Arbeitszyklus für Aussetzbetrieb.
Sie können den Arbeitszyklus für Aussetzbetrieb des Widerstands wie folgt berechnen:
Arbeitszyklus = tb/T
T = Zykluszeit in Sekunden. tb ist die Bremszeit in Sekunden (als Teil der gesamten Zykluszeit).
2.7.2.1 Bremswiderstände
In bestimmten Anwendungen ist der Abbau kinetischer Energie erforderlich. Bei diesem Frequenzumrichter wird die Energie nicht in das Netz zurückgespeist. Stattdessen muss die kinetische Energie in Wärme umgewandelt werden und dies wird durch Bremsung mit einem Bremswiderstand erreicht.
In Anwendungen mit motorischem Bremsen wird Energie im Motor erzeugt und an den Frequenzumrichter zurück­gegeben. Ist diese Energierückspeisung an den Motor nicht möglich, erhöht sich die Spannung im Zwischenkreis des Frequenzumrichters. In Anwendungen mit häufigem Bremsen oder hoher Trägheitsmasse kann diese Erhöhung
44 Danfoss A/S © 05/2018 Alle Rechte vorbehalten. MG04H303
Abbildung 2.37 Dynamische Bremszykluszeit
Produktübersicht Projektierungshandbuch
Bremsar-
Zykluszeit [s]
3 x 380–480 V
PK37–P3K0 120 Dauerlast 40%
Tabelle 2.10 Bremsung bei hohem Überlastmoment
beitszyklus
bei 100 %
Drehmoment
Bremsarbeits-
zyklus bei
Übermoment
(150/160 %)
Bremswiderstände haben einen Arbeitszyklus von 5 %, 10 % und 40 %. Bei Anwendung eines Arbeitszyklus von 10 % können die Bremswiderstände die Bremsleistung über 10 % der Zykluszeit aufnehmen. Die übrigen 90 % der Zykluszeit werden zum Abführen überschüssiger Wärme genutzt.
HINWEIS
Stellen Sie sicher, dass der Bremswiderstand für die erforderliche Bremszeit ausgelegt ist.
Die maximal zulässige Last am Bremswiderstand wird als Spitzenleistung bei einem gegebenen Arbeitszyklus für Aussetzbetrieb ausgedrückt und wird berechnet als:
2
U
P
Höchstwert
dc
Ω = 
R
br
wenn
P
Spitze
= P
x Mbr [%] x η
Motor
Motor
x η
VLT
[W]
Der Bremswiderstand hängt von der Zwischenkreis­spannung (Udc) ab. Es gibt 4 Schaltschwellen der Bremsfunktion.
Größe Bremse aktiv Warnung vor
Abschaltung
FCD 302 3x380–480 V
Tabelle 2.11 Schwellwerte
778 V 810 V 820 V
Cutout (Abschaltung)
HINWEIS
Prüfen Sie, ob Ihr Bremswiderstand für eine Spitzen­spannung von 820 V zugelassen ist, wenn Sie keine ­Bremswiderstände einsetzen.
Danfoss empfiehlt folgende Bremswiderstände R gewährleisten, dass der Frequenzumrichter mit dem maximal verfügbaren Bremsmoment (M
br(%)
bremst. Die entsprechende Formel lässt sich wie folgt schreiben:
2
U
x100
 Ω = 
R
η η
rec
motor
VLT
P
Motor,
beträgt in der Regel 0,90
beträgt in der Regel 0,98
xM
dc
br( % )
xη
VLT
xη
Motor,
: Diese
rec
) von 160 %
Bei Frequenzumrichtern mit 480 V wird R
bei einer
rec
Bremsleistung von 160 % wie folgt ausgedrückt:
480V: R
rec
375300
= 
P
Motor,
 Ω 
HINWEIS
Der Widerstand in der Bremswiderstandsschaltung sollte den von Danfoss empfohlenen Wert nicht überschreiten. Bei einem Bremswiderstand mit höherem Ohmwert wird hingegen nicht mehr die maximale Bremsleistung von 160 % erzielt, und der Frequenzumrichter schaltet während der Bremsung möglicherweise mit DC­Überspannung ab.
HINWEIS
Bei einem Kurzschluss im Bremstransistor des Frequen­zumrichters kann ein eventueller Leistungsverlust im Bremswiderstand nur durch Unterbrechung der Netzver­sorgung zum Frequenzumrichter (Netzschalter, Schütz) verhindert werden (das Schütz kann vom Frequenzum­richter gesteuert werden).
HINWEIS
Berühren Sie den Bremswiderstand nicht, da er während bzw. nach dem Bremsen sehr heiß werden kann. Um einer Brandgefahr zu entgehen, müssen Sie den Bremswiderstand in einer sicheren Umgebung platzieren.
2.7.2.3 Bremswiderstände 10 W
Bei Frequenzumrichtern mit der dynamischen Bremsoption ist ein Brems-IGBT zusammen mit den Klemmen 81 (R-) und 82 (R+) in jedem Wechselrichtermodul zum Anschluss an einen Bremswiderstand vorgesehen. Ein interner 10-W-Bremswiderstand kann im Installations­kasten (Unterseite) installiert werden. Dieser optionale Widerstand eignet sich für Anwendungen, bei denen die Brems-IGBT nur für sehr kurze Arbeitszyklen aktiv ist, z. B. zur Vermeidung von Warnungen und Abschaltereignissen.
Zur Verwendung als interner Bremswiderstand:
Bremswiderstand 1750 Ω 10 W/100 % Bremswiderstand 350 Ω 10 W/100 %
Tabelle 2.12 Bremswiderstände 10 W
Zum Einbau in einem Installations­kasten unter Motorklemmen. Zum Einbau in einem Installations­kasten unter Motorklemmen.
2 2
MG04H303 Danfoss A/S © 05/2018 Alle Rechte vorbehalten. 45
Produktübersicht
VLT® Decentral Drive FCD 302
2.7.2.4 Bremswiderstand 40 %
22
Eine externe Anbringung des Bremswiderstand bietet die Vorteile, dass der Widerstand basierend auf Anwendungs­anforderungen ausgewählt wird, die Energie aus dem Schaltschrank heraus leitet und den Frequenzumrichter vor Überhitzung schützt, falls der Bremswiderstand überlastet.
Nummer Funktion
81 (optionale Funktion) R- Bremswiderstandsklemmen 82 (optionale Funktion) R+
Tabelle 2.13 Bremswiderstände 40 %
Das Verbindungskabel zum Bremswiderstand
muss abgeschirmt sein. Schließen Sie die Abschirmung mit Kabelschellen am Metall­gehäuse des Frequenzumrichters und am Metallgehäuse des Bremswiderstands an.
Dimensionieren Sie den Querschnitt des
Anschlusskabels für Bremse passend zum Bremsmoment.
2.7.2.5 Steuerung mit Bremsfunktion
wenn die Rampe-ab-Zeit zu kurz ist, da ein Abschalten des Frequenzumrichters vermieden wird. In dieser Situation wird jedoch die Rampe-Ab-Zeit automatisch verlängert.
HINWEIS
Sie können OVC nicht aktivieren, wenn Sie einen PM­Motor betreiben (wenn Parameter 1-10 Motorart auf [1] PM, Vollpol SPM eingestellt ist).
2.7.2.6 Verdrahtung des Bremswiderstands
EMV (Twisted-Pair-Kabel/Abschirmung)
Um elektrische Störgeräusche von den Kabeln zwischen dem Bremswiderstand und dem Frequenzumrichter zu verringern, müssen Sie die Drähte verdrillen.
Verwenden Sie eine Metallabschirmung für verbesserte EMV-Leistung.
2.8 Safe Torque Off
Zur Ausführung der Funktion Safe Torque Off (STO) ist eine zusätzliche Verkabelung des Frequenzumrichters erforderlich. Nähere Informationen finden Sie in der
Bedienungsanleitung der Funktion Safe Torque Off (STO) für VLT® Frequency Converters.
Die Bremse ist gegen einen Kurzschluss des Bremswi­derstands geschützt. Der Bremstransistor wird auf eine Kurzschlussbedingung hin überwacht. Eine eventuell vorhandene thermische Überwachung (Klixon) des Bremswiderstands kann vom Frequenzumrichter ausgewertet werden. Außerdem ermöglicht die Bremse ein Auslesen der aktuellen Leistung und der mittleren Leistung der letzten 120 s. Die Bremse kann ebenfalls die Bremsleistung überwachen und sicherstellen, dass sie die in Parameter 2-12 Bremswiderstand Leistung (kW) gewählte Grenze nicht überschreitet. In Parameter 2-13 Bremswiderst. Leistungsüberwachung legen Sie fest, welche Funktion ausgeführt wird, wenn die an den Bremswiderstand übertragene Leistung den in Parameter 2-12 Bremswi- derstand Leistung (kW) eingestellten Grenzwert überschreitet.
HINWEIS
Überwachen der Bremsleistung ist keine Sicherheits­funktion; Hierfür ist ein Thermoschalter erforderlich. Der Bremswiderstandskreis ist nicht gegen Erdableitstrom geschützt.
Sie können Überspannungssteuerung (OVC) (ohne Bremswi- derstand) als alternative Bremsfunktion in Parameter 2-17 Überspannungssteuerung wählen. Diese Funktion ist für alle Geräte aktiv. Sie stellt sicher, dass bei Anstieg der Zwischenkreisspannung eine Abschaltung verhindert werden kann. Dies erfolgt durch Anheben der Ausgangsfrequenz zur Begrenzung der Zwischenkreis­spannung. Es ist eine sehr nützliche Funktion, z. B.
EMV
2.9
2.9.1 Allgemeine Aspekte von EMV­Emissionen
Schalttransienten sind in der Regel leitungsgeführt im Frequenzbereich von 150 kHz bis 30 MHz. Durch die Luft übertragene Störungen des Frequenzumrichtersystems im Frequenzbereich von 30 MHz bis 1 GHz werden durch den Wechselrichter, das Motorkabel und den Motor erzeugt. Durch kapazitive Ströme des Motorkabels, in Verbindung mit hohem dU/dt der Motorspannung, werden Ableit­ströme erzeugt. Die Verwendung eines abgeschirmten Motorkabels erhöht den Ableitstrom (siehe Abbildung 2.38), da abgeschirmte Kabel eine höhere Kapazität zu Erde haben als nicht abgeschirmte Kabel. Wird der Ableitstrom nicht gefiltert, verursacht dies in der Netzzuleitung größere Störungen im Funkfrequenzbereich unterhalb von etwa 5 MHz. Der Ableitstrom (I1) kann über die Abschirmung (I3) direkt zurück zum Gerät fließen. Es verbleibt dann nur ein kleines elektromagnetisches Feld (I4) vom abgeschirmten Motorkabel.
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1
2
z
z
z
L1
L2
L3
PE
U
V
W
C
S
I
2
I
1
I
3
I
4
C
S
C
S
C
S
C
S
I
4
C
S
z
PE
3
4
5
6
175ZA062.12
Produktübersicht Projektierungshandbuch
Die Abschirmung verringert zwar die abgestrahlte Störung, erhöht jedoch die Niederfrequenzstörungen am Netz. Schließen Sie den Motorkabelschirm an das Gehäuse des Frequenzumrichters sowie an das Motorgehäuse an. Verwenden Sie hierzu integrierte Schirmbügel um verdrillte Abschirmungsenden (Pigtails) zu vermeiden. Die verdrillten Schirmenden erhöhen die Abschirmungsimpedanz bei höheren Frequenzen, was den Abschirmungseffekt reduziert und den Ableitstrom (I4) erhöht. Wenn Sie abgeschirmte Kabel für Feldbus-Relais, Steuerleitungen, Signalschnittstelle und Bremse verwenden, ist die Abschirmung an beiden Enden niederimpedant mit Masse zu verbinden. In einigen Situationen ist zum Vermeiden von Stromschleifen jedoch eine Unterbrechung der Abschirmung notwendig.
2 2
1 Schutzleiter 2 Abschirmung 3 Netzversorgung 4 Frequenzumrichter 5 Abgeschirmtes Motorkabel 6 Motor
Abbildung 2.38 Beispiel - Erdableitstrom
In den Fällen, in denen die Montage der Abschirmung über eine Montageplatte für den Frequenzumrichter vorgesehen ist, muss diese Montageplatte aus Metall gefertigt sein, da die Ableitströme zum Gerät zurückgeführt werden müssen. Außerdem muss stets ein guter elektrischer Kontakt von der Montageplatte durch die Montageschrauben zur Masse des Frequenzumrichters gewährleistet sein.
Beim Einsatz ungeschirmter Leitungen werden einige Anforderungen hinsichtlich Störaussendung nicht erfüllt. Die Störfes­tigkeitsanforderungen werden jedoch erfüllt.
Halten Sie Motorkabel und Anschlusskabel für Bremse so kurz wie möglich, um das Störungsniveau des gesamten Systems (Frequenzwandler und Installation) so weit wie möglich zu reduzieren. Sie dürfen Steuer- und Buskabel nicht gemeinsam mit Motorkabeln und Anschlusskabeln für Bremse verlegen. Funkstörfrequenzen über 50 MHz (Luftstrahlung) werden insbesondere von der Regelelektronik erzeugt.
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Produktübersicht
2.9.2 Emissionsanforderungen
VLT® Decentral Drive FCD 302
22
rungen von der beabsichtigten Verwendung des Frequenzumrichters ab. In der EMV-Produktnorm sind vier Kategorien definiert. Die Definitionen der 4 Kategorien zusammen mit den Anforderungen an leitungsgeführte Störaussendungen der Netzversorgungsspannung zeigt Tabelle 2.14.
Gemäß der EMV-Produktnorm für drehzahlveränderbare Frequenzumrichter, EN/IEC 61800-3:2004, hängen die EMV-Anforde-
Anforderungen an leitungsgeführte
Kategorie Definition
C1 In der ersten Umgebung (Wohn-, Geschäfts- und Gewerbebereich sowie Kleinbe-
triebe) installierte Frequenzumrichter mit einer Versorgungsspannung unter 1000 V.
C2 In der ersten Umgebung (Wohn-, Geschäfts- und Gewerbebereich sowie Kleinbe-
triebe) installierte Frequenzumrichter mit einer Versorgungsspannung unter 1000 V, die weder steckerfertig noch beweglich sind und von Fachkräften installiert und in Betrieb genommen werden müssen.
C3 In der zweiten Umgebung (Industriebereich) installierte Frequenzumrichter mit einer
Versorgungsspannung unter 1000 V.
C4 In der zweiten Umgebung (Industriebereich) installierte Frequenzumrichter mit einer
Versorgungsspannung gleich oder über 1000 V oder einem Nennstrom gleich oder über 400 A oder vorgesehen für den Einsatz in komplexen Systemen.
Tabelle 2.14 Emissionsanforderungen
Störaussendungen gemäß
Grenzwerten in EN 55011
Klasse B
Klasse A Gruppe 1
Klasse A Gruppe 2
Keine Begrenzung.
Es sollte ein EMV-Plan erstellt werden.
Wenn die Fachgrundnorm Störungsaussendung zugrunde gelegt wird, müssen die Frequenzumrichter die Grenzwerte in Tabelle 2.15 einhalten.
Anforderungen an leitungsgeführte
Umgebung Fachgrundnorm
Erste Umgebung (Wohnung und Büro) Zweite Umgebung (Industriebereich)
Tabelle 2.15 Grenzwertklassen der Störaussendung
Fachgrundnorm EN/IEC 61000-6-3 für Wohnbereich, Geschäfts- und Gewerbebereiche sowie Kleinbetriebe. Fachgrundnorm EN/IEC 61000-6-4 für Industriebereiche. Klasse A Gruppe 1
Störaussendungen gemäß Grenzwerten
in EN 55011
Klasse B
2.9.3 Störfestigkeitsanforderungen
Die Störfestigkeitsanforderungen für Frequenzumrichter sind abhängig von der Installationsumgebung. In Industriebereichen sind die Anforderungen höher als in Wohn- oder Bürobereichen. Alle Danfoss-Frequenzumrichter erfüllen die Störfestigkeits­anforderungen in Industriebereichen und dementsprechend auch die niedrigeren Anforderungen in Wohn- und Bürobereichen.
Um die Störfestigkeit gegenüber Schalttransienten durch andere zugeschaltete elektrische Geräte zu dokumentieren, wurde der nachfolgende Störfestigkeitstest durchgeführt, und zwar in einem System bestehend aus Frequenzumrichter (mit Optionen, falls relevant), abgeschirmter Steuerleitung und Steuerkasten mit Potenziometer, Motorkabel und Motor. Die Prüfungen wurden nach den folgenden Fachgrundnormen durchgeführt:
EN 61000-4-2 (IEC 61000-4-2): Elektrostatische Entladung (ESD): Simulation elektrostatischer Entladung von
Personen.
EN 61000-4-3 (IEC 61000-4-3): Elektromagnetisches Einstrahlfeld, amplitudenmodulierte Simulation der Auswir-
kungen von Radar- und Funkgeräten sowie von mobilen Kommunikationsgeräten.
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Produktübersicht Projektierungshandbuch
EN 61000-4-4 (IEC 61000-4-4): Schalttransienten: Simulation von Störungen, herbeigeführt durch Schalten mit
einem Schütz, Relais oder ähnlichen Geräten.
EN 61000-4-5 (IEC 61000-4-5): Überspannungen: Simulation von Transienten, z. B. durch Blitzschlag in nahe
gelegenen Anlagen.
EN 61000-4-6 (IEC 61000-4-6): HF-Gleichtakt: Simulation der Auswirkung von Funksendegeräten, die an Verbin-
dungskabel angeschlossen sind.
Siehe Tabelle 2.16.
Spannungsbereich: 200–240 V, 380–480 V
Stoßspannungst-
ransienten
IEC 61000-4-5
Fachgrundnorm
Impulskette
IEC 61000-4-4
Abnahmekriterium B B B A A
2 kV/2 Ω Differenz-
betrieb
4 kV/12 Ω CM
4 kV/2 Ω
4 kV/2 Ω
4 kV/2 Ω
2 kV/2 Ω
2 kV/2 Ω
2 kV/2 Ω
2 kV/2 Ω
2 kV/2 Ω
1)
1)
1)
1)
1)
1)
1)
1)
Reihe
Motor
Bremse
Zwischenkreiskopplung
Steuerkabel
Standardbus
Relaisleitungen
Anwendungs- und Feldbus­Optionen
LCP-Kabel
4 kV CM (Common
Mode)
4 kV CM (Common
Mode)
4 kV CM (Common
Mode)
4 kV CM (Common
Mode)
2 kV CM (Common
Mode)
2 kV CM (Common
Mode)
2 kV CM (Common
Mode)
2 kV CM (Common
Mode)
2 kV CM (Common
Mode)
0,5 kV/2 Ω
Externe 24 V DC
2 V CM (Common
Mode)
Differenzbetrieb
1 kV/12 Ω CM
(Common Mode)
Gehäuse
ESD
IEC
61000-4-2
Abgestrahlte elektromagne-
tische Felder
IEC 61000-4-3
10 V
10 V
10 V
10 V
10 V
10 V
10 V
10 V
10 V
10 V
8 kV AD 6 kV CD
10 V/m
HF-Gleichtakt-
spannung
IEC 61000-4-6
2 2
eff
eff
eff
eff
eff
eff
eff
eff
eff
eff
Tabelle 2.16 EMV-Immunität
1) Einkopplung auf den Kabelschirm AD: Luftentladung (Air Discharge) CD: Kontaktentladung (Contact Discharge) CM (Common Mode): Gleichtakt (Common Mode) DM: Differenzbetrieb (Differential Mode)
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2.9.4 EMV
VLT® Decentral Drive FCD 302
22
2.9.4.1 EMV-gerechte Installation
Nachstehend sind Hinweise für eine EMV-gerechte Installation von Frequenzumrichtern aufgeführt. Bitte halten Sie sich an diese Vorgaben, wenn eine Einhaltung der Ersten Umgebung nach EN 61800-3 gefordert ist. Handelt es sich um eine Instal­lation in einer Zweiten Umgebung nach EN 61800-3, zum Beispiel industrielle Netze, oder wird die Installation von einem eigenen Trafo versorgt, dürfen Sie von diesen Richtlinien abweichen, was jedoch nicht empfohlen wird.. Siehe auch Kapitel 1.5.1 CE-Kennzeichnungen, Kapitel 2.9.1 Allgemeine Aspekte von EMV-Emissionen und Kapitel 2.9.7 EMV-Prüfergebnisse.
EMV-gerechte elektrische Installation:
Verwenden Sie nur geflochtene abgeschirmte Motorkabel und abgeschirmte Steuerleitungen. Die Schirmab-
deckung muss mindestens 80 % betragen. Die Abschirmung muss aus Metall – in der Regel Kupfer, Aluminium, Stahl oder Blei – bestehen. Für das Netzkabel gelten keine speziellen Anforderungen.
Bei Installationen mit starren Metallrohren sind keine abgeschirmten Kabel erforderlich; Sie müssen das Motorkabel
jedoch in einem anderen Installationsrohr als die Steuer- und Netzkabel installieren. Es ist ein durchgehendes Metallrohr vom Frequenzumrichter bis zum Motor erforderlich. Die EMV-Leistung flexibler Installationsrohre variiert sehr stark; hier sind entsprechende Herstellerangaben einzuholen.
Erden Sie Abschirmung/Installationsrohr bei Motorkabeln und Steuerleitungen beidseitig. In einigen Fällen ist es
nicht möglich, die Abschirmung an beiden Enden anzuschließen (fehlender Potenzialausgleich). Schließen Sie in diesem Fall zumindest die Abschirmung am Frequenzumrichter an.
Vermeiden Sie verdrillte Abschirmungsenden (Pigtails). Sie erhöhen die Impedanz der Abschirmung und
beeinträchtigen so den Abschirmeffekt bei hohen Frequenzen. Verwenden Sie stattdessen niederohmige Kabelschellen oder EMV-Kabelverschraubungen.
Verwenden Sie nach Möglichkeit in Schaltschränken, in denen der Frequenzumrichter untergebracht ist, ebenfalls
nur abgeschirmte Motor- und Steuerleitungen.
Führen Sie die Abschirmung möglichst dicht an den elektrischen Anschluss.
Abbildung 2.39 zeigt ein Beispiel einer EMV-gerechten elektrischen Installation des VLT® Decentral Drive FCD 302. Der Frequenzumrichter ist an eine SPS angeschlossen, die in einem separaten Schrank installiert ist. Auch andere Installations­weisen können ggf. eine ebenso gute EMV-Leistung erzielen, sofern Sie die vorstehenden Hinweise für eine ordnungsgemäße Installation befolgt haben.
Wenn die Installation nicht gemäß den Vorgaben erfolgt oder wenn Sie nicht abgeschirmte Kabel verwenden, können bestimmte Anforderungen hinsichtlich der Störaussendung voraussichtlich nicht erfüllt werden, auch wenn die Anforde­rungen an die Störfestigkeit erfüllt bleiben. Siehe Kapitel 2.9.7 EMV-Prüfergebnisse.
50 Danfoss A/S © 05/2018 Alle Rechte vorbehalten. MG04H303
130BC989.10
L1
L2 L3
PE
Min. 16 mm
2
Equalizing cable
Control cables
Earthing rail
Cable insula­tion stripped
Output con­tactor etc.
Min. 200mm between con­trol cables, motor cable and
Motor cable
Motor, 3 phases and
PLC etc.
Mains-supply
mains cable
PLC
Protective earth
Reinforced protective earth
Produktübersicht Projektierungshandbuch
2 2
Abbildung 2.39 EMV-gerechte elektrische Installation eines Frequenzumrichters
Zwischen dem Feldbuskabel und dem Motorkabel sowie zwischen dem Feldbuskabel und dem Netzkabel muss ein Mindest­abstand von 200 mm (7.87 in) eingehalten werden. Falls dies nicht möglich ist, verwenden Sie die optionale Erdverbindung
(PE) an der Unterseite des VLT® Decentral Drive FCD 302.
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130BG474.10
Produktübersicht
22
VLT® Decentral Drive FCD 302
Potenzialausgleichskabel
Da die Abschirmung des Kommunikationskabels über jeden Frequenzumrichter/jedes Gerät mit der Erde verbunden werden muss, besteht die Gefahr, dass am Kommunikationskabel Strom anliegt. Dies kann Kommuni­kationsprobleme verursachen, da der Ausgleichsstrom möglicherweise die Kommunikation stört. Bringen Sie zur Reduzierung der Ströme in der Abschirmung des Kommunikationskabels immer ein kurzes Erdungskabel zwischen den Geräten an, die mit demselben Kommunika­tionskabel verbunden sind. Danfoss empfiehlt die Verwendung eines Ausgleichskabels mit einem Kabelquer­schnitt von mindestens 16 mm2 (6 AWG), das parallel zum Kommunikationskabel zu installieren ist.
Verwenden Sie für einen einwandfreien Ausgleich zwischen
®
Decentral Drive FCD 302 in einer dezentralen Instal-
VLT
lation die externe Ausgleichsklemme von Danfoss (Bestellnummer 130B5833).
2.9.4.2 Verwendung von EMV-gerechter
Verkabelung
Abbildung 2.40 Netzanschluss-Schaltbild
Elektrische Erdanschlüsse
Schließen Sie die Schutzerdung zur Gewährleistung der elektrischen Sicherheit immer an den dafür vorgesehenen
Anschlüssen im Installationskasten des VLT® Decentral Drive FCD 302 an. Siehe Abbildung 2.41.
Danfoss empfiehlt die Verwendung abgeschirmter Kabel, um die EMV-Immunität der Steuerleitungen zu optimieren und die EMV-Störaussendung der Motorkabel zu verhindern.
Die Fähigkeit eines Kabels, ein- und ausstrahlende elektrische Störstrahlung zu reduzieren, hängt von der Übertragungsimpedanz (ZT) ab. Die Abschirmung von Kabeln ist normalerweise darauf ausgelegt, die Übertragung elektrischer Störungen zu mindern, wobei allerdings Abschirmungen mit niedrigerem (ZT) wirksamer sind als Abschirmungen mit höherer Übertragungsim­pedanz (ZT).
Die Übertragungsimpedanz (ZT) wird von den Kabelhers­tellern selten angegeben. Durch Sichtprüfung und Beurteilung der mechanischen Eigenschaften des Kabels lässt sich die Übertragungsimpedanz jedoch einigermaßen abschätzen.
Sie können die Übertragungsimpedanz (ZT) anhand folgender Faktoren beurteilen:
Die Leitfähigkeit des Abschirmmaterials.
Den Kontaktwiderstand zwischen den Leitern des
Abschirmmaterials.
Die Schirmabdeckung, d. h. die physische Fläche
des Kabels, die durch den Schirm abgedeckt ist; wird häufig in Prozent angegeben.
Art der Abschirmung (geflochten oder verdrillt).
Abbildung 2.41 Elektrische Erdanschlüsse
52 Danfoss A/S © 05/2018 Alle Rechte vorbehalten. MG04H303
1
2
PE
FC
PE
PLC
130BB922.12
PE PE
<10 mm
100nF
FC
PE
PE
PLC
<10 mm
130BB609.12
PE
FC
PE
FC
130BB923.12
PE PE
69 68 61
69 68 61
1
2
<10 mm
Produktübersicht Projektierungshandbuch
Abbildung 2.43 Abschirmung von Steuerleitungen
50-Hz-Brummschleifen
Bei sehr langen Steuerleitungen können Brummschleifen auftreten. Beheben Sie dieses Problem durch Anschluss eines Schirmendes an Erde über einen 100-nF-Kondensator (mit möglichst kurzen Leitungen).
1
Mindestens 16 mm2 (6 AWG)
2 Potenzialausgleichskabel
2 2
a. Aluminium-Ummantelung mit Kupferdraht b. Verdrillter Kupferdraht oder bewehrtes (abgeschirmtes)
Stahldrahtkabel
c. Einlagiges Kupferdrahtgeflecht mit prozentual schwankender
Schirmabdeckung. Mindestanforderung. d. Zweilagiges Kupferdrahtgeflecht e. Zweilagiges Kupferdrahtgeflecht mit magnetischer,
abgeschirmter Zwischenlage f. In Kupfer- oder Stahlrohr geführtes Kabel g. Bleikabel mit 1,1 mm (0.04 inch) Wandstärke
Abbildung 2.42 Übertragungsimpedanz
2.9.4.3 Erdung abgeschirmter Steuerleitungen
Korrekte Abschirmung
Die bevorzugte Methode zur Abschirmung ist in den meisten Fällen die beidseitige Befestigung von Steuerlei­tungen und Kabeln mit Schirmbügeln, um möglichst großflächigen Kontakt von Hochfrequenzkabeln zu erreichen. Besteht zwischen dem Frequenzumrichter und der SPS ein unterschiedliches Erdpotenzial, können Ausgleichsströme auftreten, die das gesamte System stören. Schaffen Sie Abhilfe durch das Anbringen eines Potenzialausgleichs­kabels neben der Steuerleitung. Mindestleitungsquerschnitt: 16 mm2 (6 AWG).
Abbildung 2.44 Abschirmung für 50-Hz-Brummschleifen
Vermeidung von EMV-Störungen auf der seriellen Kommunikation
Diese Klemme ist intern über ein RC-Glied mit Erde verbunden. Verwenden Sie verdrillte Aderpaare zur Reduzierung von Störungen zwischen Leitern. Die empfohlene Methode ist in Abbildung 2.45 dargestellt.
1
Mindestens 16 mm2 (6 AWG)
2 Potenzialausgleichskabel
Abbildung 2.45 Abschirmung zur Vermeidung von EMV­Störungen, serielle Kommunikation
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PE
FC
PE
FC
130BB924.12
PE PE
69
69
68
68
1
2
<10 mm
175HA034.10
Produktübersicht
VLT® Decentral Drive FCD 302
Alternativ können Sie die Verbindung zu Klemme 61 lösen:
22
Abbildung 2.47 Zwischenkreisspulen
1
Mindestens 16 mm2 (6 AWG)
2 Potenzialausgleichskabel
Abbildung 2.46 Abschirmung zur Vermeidung von EMV­Störungen, serielle Kommunikation, ohne Klemme 61
2.9.4.4 EMV-Schalter
Ungeerdete Netzversorgung
Wird der Frequenzumrichter von einer isolierten Netzstrom­quelle (IT-Netz, potenzialfreie Dreieckschaltung und geerdete Dreieckschaltung) oder TT/TNS-Netz mit geerdetem Zweig versorgt, stellen Sie den EMV-Schalter über Parameter 14-50 EMV-Filter auf [Off ]. Stellen Sie andernfalls Parameter 14-50 EMV-Filter auf [On]. Weitere Informationen finden Sie in:
IEC 364-3.
Anwendungshinweis VLT
wichtig, Isolationsmonitore zu verwenden, die zusammen mit der Leistungselektronik (IEC 61557-8) einsetzbar sind.
®
am IT-Netz. Es ist
HINWEIS
Oberschwingungsströme können eventuell Kommunikati­onsgeräte stören, die an denselben Transformator angeschlossen sind, oder Resonanzen in Verbindung mit Blindstromkompensationsanlagen verursachen.
Eingangsstrom
I
eff
I
1
I
5
I
7
I
11-49
Tabelle 2.18 Oberschwingungsströme und Effektiv-Eingangsstrom
Um Oberschwingungsströme gering zu halten, sind Frequenzumrichter bereits serienmäßig mit Zwischenkreis­spulen ausgestattet. Zwischenkreisspulen verringern die gesamte Spannungsverzerrung THD um 40 %.
2.9.5.1 Einfluss von Oberschwingungen in einer Energieverteilungsanlage
1,0 0,9 0,4 0,2
<0,1
2.9.5 Netzversorgungsstörung/­rückwirkung
In Abbildung 2.48 ist ein Transformator auf der Primärseite mit einem Verknüpfungspunkt PCC1 an der Mittelspan­nungsversorgung verbunden. Der Transformator hat eine
Ein Frequenzumrichter nimmt vom Netz einen nicht sinusförmigen Strom auf, der den Eingangsstrom I
eff
erhöht. Nicht sinusförmige Ströme können mithilfe einer Fourier-Analyse in Sinusströme verschiedener Frequenz, d. h. in verschiedene Oberschwingungsströme IN mit einer
Impedanz Z PCC (Point of Common Coupling, Verknüpfungspunkt), an dem alle Verbraucher angeschlossen sind, ist PCC2. Jeder Verbraucher wird durch Kabel mit einer Impedanz Z1, Z2, Z angeschlossen.
und speist eine Reihe von Verbrauchern. Der
xfr
Grundfrequenz von 50 Hz, zerlegt werden:
Oberschwingungsströme I
Hz 50 Hz 250 Hz 350 Hz
Tabelle 2.17 Oberschwingungsströme
1
I
5
I
7
Die Oberschwingungen tragen nicht direkt zur Leistungs­aufnahme bei; sie erhöhen jedoch die Wärmeverluste bei der Installation (Transformator, Leitungen). Bei Anlagen mit einem hohen Anteil an Gleichrichterlasten ist es daher wichtig, die Oberschwingungsströme auf einem niedrigen Pegel zu halten, um eine Überlast des Transformators und zu hohe Temperaturen in den Kabeln zu vermeiden.
54 Danfoss A/S © 05/2018 Alle Rechte vorbehalten. MG04H303
3
Non-linear
Current Voltage
System
Impedance
Disturbance to
other users
Contribution to
system losses
130BB541.10
Produktübersicht Projektierungshandbuch
Abbildung 2.49 Störende Wirkungen von Oberschwingungen
2.9.5.2 Normen und Anforderungen zur
2 2
Oberschwingungsbegrenzung
Abbildung 2.48 Kleine Verteilanlage
Von nichtlinearen Verbrauchern aufgenommene Oberschwingungsströme führen durch den Spannungs­abfall an den Impedanzen des Stromverteilungssystems zu einer Spannungsverzerrung. Höhere Impedanzen ergeben höhere Grade an Spannungsverzerrung.
Die Stromverzerrung steht mit der Geräteleistung und der individuellen Last in Verbindung. Spannungsverzerrung steht mit der Systemleistung in Verbindung. Die Spannungsverzerrung im PCC kann nicht ermittelt werden, wenn nur die Oberschwingungsleistung der Last bekannt ist. Um die Verzerrung im PCC vorhersagen zu können, müssen die Konfiguration des Verteilungssystems und die entsprechenden Impedanzen bekannt sein.
Ein häufig verwendeter Begriff, um die Impedanz eines Stromnetzes zu beschreiben, ist das Kurzschlussverhältnis R
, definiert als das Verhältnis zwischen Kurzschluss-
sce
Scheinleistung der Versorgung am PCC (Ssc) und der Nennscheinleistung der Last (S
S
R
wenn
ce
=
sce
S
equ
Ssc=
Die störende Wirkung von Oberschwingungen hat zwei Faktoren
2
U
Z
Versorgung
Oberschwingungsströme tragen zu Systemver­lusten bei (in Verkabelung, Transformator).
Spannungsverzerrung durch Oberschwingungen führt zu Störungen anderer Verbraucher und erhöht Verluste in anderen Verbrauchern.
und
S
equ
).
equ
= U × I
equ
Die Anforderungen an die Oberschwingungsbegrenzungen können folgende sein:
Anwendungsspezifische Anforderungen
Einzuhaltende Normen
Die anwendungsspezifischen Anforderungen beziehen sich auf eine konkrete Anlage, in der technische Gründe für die Begrenzung der Oberschwingungen vorliegen.
Beispiel: Ein 250-kVA-Transformator mit zwei angeschlossenen 110-kW-Motoren reicht aus, wenn einer der Motoren direkt an das Netz geschaltet und der andere über einen Frequenzumrichter gespeist wird. Der Transformator ist jedoch unterdimensioniert, wenn beide Motoren über einen Frequenzumrichter gespeist werden. Durch Verwendung zusätzlicher Maßnahmen zur Oberschwingungsreduzierung in der Anlage oder Wahl von Low Harmonic Drives ermöglichen den Betrieb beider Motoren mit Frequenzumrichtern.
Es gibt verschiedene Normen, Vorschriften und Empfeh­lungen zur Reduzierung von Oberschwingungen. Normen unterscheiden sich je nach Land und Industrie. Die folgenden Normen sind am häufigsten anwendbar:
IEC61000-3-2
IEC61000-3-12
IEC61000-3-4
IEEE 519
G5/4
Genaue Angaben zu jeder Norm enthält das VLT® Advanced Harmonic Filter AHF-Projektierungshandbuch 005/010.
MG04H303 Danfoss A/S © 05/2018 Alle Rechte vorbehalten. 55
Produktübersicht
VLT® Decentral Drive FCD 302
2.9.5.3 Reduzierung, Vermeidung oder
2.9.5.4 Oberschwingungsberechnung Kompensation von Oberschwingungen
22
In Fällen, in denen zusätzliche Oberschwingungsunter­drückung gefordert ist, bietet Danfoss eine Vielzahl von Geräten zur Reduzierung, Vermeidung oder Kompensation von Netzrückwirkungen an. Diese sind:
VLT® 12-Puls-Frequenzumrichter.
VLT® AHF-Filter.
VLT® Low Harmonic Drives.
VLT® Advanced Active Filters.
Die Wahl der richtigen Lösung hängt von verschiedenen Faktoren ab:
Das Stromnetz (Hintergrundverzerrung, Netzasym-
metrie, Resonanz und Art der Versorgung (Transformator/Generator))
Anwendung (Lastprofil, Anzahl Lasten und
Lastgröße)
Örtliche/nationale Anforderungen/Vorschriften
(IEEE 519, IEC, G5/4 usw.)
Gesamtkosten für den Eigentümer (Anschaffungs-
kosten, Wirkungsgrad, Wartung usw.)
Die Danfoss VLT® Harmonic Calculation MCT31-Software kann das Maß an Spannungsverzerrung am Netz sowie notwendige Gegenmaßnahmen bestimmen. Das kostenfreie Tool MCT 31 können Sie herunterladen unter www.danfoss.com. Die Software ist äußerst benutzer­freundlich ausgelegt und beschränkt sich nur auf Systemparameter, die normalerweise zugänglich sind.
2.9.6 Fehlerstromschutzschalter
Je nach Anforderung der örtlichen Sicherheitsvorschriften kann als zusätzliche Schutzmaßnahme eine zusätzliche Schutzerdung, Nullung oder der Einsatz eines FI-Schutz­schalters (Fehlerstromschutzschalter) vorgeschrieben sein. Bei einem Erdschluss kann im Fehlerstrom ein Gleichstrom­anteil enthalten sein. Fehlerstromschutzschalter sind gemäß den örtlichen Vorschriften anzuwenden. Die Relais müssen für die Absicherung von Geräten mit dreiphasigem Brückengleich­richter und für einen kurzzeitigen Impulsstrom bei Netz­Einschaltung unter Verwendung von Fehlerstromschutzschaltern zugelassen sein.
2.9.7 EMV-Prüfergebnisse
Folgende Ergebnisse wurden unter Verwendung eines Systems mit einem Frequenzumrichter (mit Optionen, falls erforderlich), einer abgeschirmten Steuerleitung, eines Steuerkastens mit Potenziometer sowie eines Motors und geschirmten Motorkabels erzielt.
EMV-Filtertyp Leitungsgeführte Störaussendung Abgestrahlte Störaussendung
Normen und Anforderungen
H1
FCD 302
Tabelle 2.19 EMV-Prüfergebnisse (Störaussendung, Störfestigkeit)
EN 55011 Klasse B Klasse A Gruppe 1 Klasse A Gruppe 2 Klasse B Klasse A
Gruppe 1
Wohnbereich,
Geschäfts- und
Gewerbereich
sowie Kleinbe-
triebe
EN/IEC 61800-3 Kategorie C1 Kategorie C2 Kategorie C3 Kategorie C1 Kategorie C2
Erste
Umgebung
Wohnungen
und Büro
0,37–3 kW
(0,5–4 HP)
Nein 10 m (32,8 ft) 10 m (32,8 ft) Nein Ja
Industriebereich Industriebereich Wohnbereich,
Geschäfts- und
Gewerbereich
sowie Kleinbe-
triebe
Erste Umgebung Wohnungen und
Büro
Zweite Umgebung
Industrie
Erste Umgebung Wohnungen und
Büro
Industriebereich
Erste
Umgebung
Wohnungen
und Büro
56 Danfoss A/S © 05/2018 Alle Rechte vorbehalten. MG04H303
Systemintegration Projektierungshandbuch
3 Systemintegration
3.1 Umgebungsbedingungen
3.1.1 Luftfeuchtigkeit
Der Frequenzumrichter erfüllt die Norm IEC/EN 60068-2-3, EN 50178 Pkt. 9.4.2.2 bei 50 °C (122 °F).
3.1.2 Aggressive Umgebungsbedingungen
Ein Frequenzumrichter besteht aus vielen mechanischen und elektronischen Komponenten. Alle reagieren mehr oder weniger empfindlich auf Umwelteinflüsse.
HINWEIS
Der Frequenzumrichter darf nicht in Umgebungen installiert werden, deren Atmosphäre Aerosol-Flüssig­keiten, Stäube oder Gase enthält, die die elektronischen Bauteile beeinflussen oder beschädigen können. Werden in solchen Fällen nicht die erforderlichen Schutzmaß­nahmen getroffen, so verkürzt sich die Lebensdauer des Frequenzumrichters und es erhöht sich das Risiko von Ausfällen.
Schutzart gemäß IEC 60529
In Umgebungen mit hohen Temperaturen und viel Feuchtigkeit lösen korrosionsfördernde Gase, z. B. Schwefel, Stickstoff und Chlorgemische, chemische Prozesse aus, die sich auf die Bauteile des Frequenzumrichters auswirken.
Derartige chemische Reaktionen können die elektronischen Bauteile sehr schnell in Mitleidenschaft ziehen und zerstören. In solchen Umgebungen empfiehlt es sich, die Geräte in einen extern belüfteten Schaltschrank einzubauen, sodass die aggressiven Gase vom Frequen­zumrichter ferngehalten werden. Als zusätzlichen Schutz in solchen Bereichen können Sie als Option eine bessere Beschichtung der Platinen bestellen.
HINWEIS
Die Aufstellung eines Frequenzumrichters in aggressiven Umgebungsbedingungen verkürzt die Lebensdauer des Geräts erheblich und erhöht das Risiko von Ausfällen.
Vor der Installation des Frequenzumrichters muss die Umgebungsluft auf Flüssigkeiten, Stäube und Gase geprüft werden. Dies kann z. B. geschehen, indem man in der jeweiligen Umgebung bereits vorhandene Installationen näher in Augenschein nimmt. Typische Anzeichen für schädliche Aerosol-Flüssigkeiten sind an Metallteilen haftendes Wasser oder Öl oder Korrosionsbildung an Metallteilen.
Übermäßige Mengen Staub finden sich häufig an Schalt­schränken und vorhandenen elektrischen Installationen. Ein Anzeichen für aggressive Schwebegase sind Schwarzverfär­bungen von Kupferstäben und Kabelenden bei vorhandenen Installationen.
3.1.3 Vibrationen und Erschütterungen
Der Frequenzumrichter wurde Prüfverfahren gemäß den folgenden Normen unterzogen:
Der Frequenzumrichter entspricht den Anforderungen für Geräte zur Wandmontage, sowie bei Montage an Maschi­nengestellen oder in Schaltschränken.
IEC/EN 60068-2-6: Schwingung (sinusförmig) -
1970
IEC/EN 60068-2-64: Schwingung, Breitband-
rauschen (digital geregelt)
3.1.4 Störgeräusche
Störgeräusche von Frequenzumrichtern haben die folgenden Ursachen:
DC-Zwischenkreisdrosseln.
EMV-Filterdrossel.
Der VLT® Decentral Drive FCD 302 weist keine erhebliche Störaussendung auf. Angaben zu Störgeräuschen finden Sie in Kapitel 7 Technische Daten.
Montagepositionen
3.2
Der VLT® Decentral Drive FCD 302 besteht aus 2 Teilen:
Dem Installationskasten
Dem Elektronikteil
Einzelmontage
Die Löcher an der Rückseite des Installations-
kastens dienen zur Befestigung der Halterungen.
Stellen Sie sicher, dass die Festigkeit der
Montageposition zum Tragen des Gerätegewichts ausreicht.
Stellen Sie sicher, dass geeignete Schrauben
verwendet werden.
3 3
MG04H303 Danfoss A/S © 05/2018 Alle Rechte vorbehalten. 57
130BB701.10
130BC382.10
130BC383.10
Systemintegration
VLT® Decentral Drive FCD 302
3.2.1 Montagepositionen für hygienische
Anwendungen
Der VLT® Decentral Drive FCD 302 wurde gemäß EHEDG­Richtlinien entwickelt und ist damit zum Einbau in
33
Umfeldern mit starkem Schwerpunkt auf einfacher Reinigung geeignet.
Befestigen Sie den FCD 302 senkrecht an einer Wand oder einem Maschinenrahmen, um sicherzustellen, dass Flüssig­keiten aus dem Gehäuse ablaufen. Richten Sie das Gerät so aus, dass sich die Kabelanschlüsse am Unterteil befinden.
Verwenden Sie Kabelanschlüsse, die für hygienische Anwendungsanforderungen ausgelegt sind, z. B. Rittal HD
2410.110/120/130. Kabelanschlüsse in Hygieneausführung
sorgen für optimale Reinigungsfreundlichkeit der Anlage.
Abbildung 3.1 FCD 302 in Einzelmontage mit Halterungen
Zulässige Montagepositionen
HINWEIS
Nur Frequenzumrichter mit hygienischer Bauform, Bezeichnung FCD 302 P XXX T4 W69, sind nach EHEDG zertifiziert.
Abbildung 3.2 Zulässige Montagepositionen – Standardanwendungen
58 Danfoss A/S © 05/2018 Alle Rechte vorbehalten. MG04H303
Abbildung 3.3 Zulässige Montagepositionen für hygienische Anwendungen
130BC286.10
U 96 V 97 W 98
L1
L2
L3
L1 91 L2 92 L3 93
12
27
T1
T2
T3
NO
NC
NO
NC
L2
L3
PE
L1
41
33
5
3
1 2
4
6
34
42
1
2
L1
L2
L3
PE
U 96 V 97 W 98
L1 91 L2 92 L3 93
12
27
U
V
W
1 2
3 4
5
6
7 8
1
130BC287.10
Systemintegration Projektierungshandbuch
3.3 Eingang: Netzseitige Dynamik
3.3.1 Anschlüsse
3.3.1.1 Allgemeine Hinweise zu Kabeln
HINWEIS
Allgemeine Hinweise zu Kabeln Befolgen Sie stets die nationalen und lokalen Vorschriften zum Leitungsquerschnitt und zur Umgebungstemperatur. Kupferleiter (75 °C (175 °F)) werden empfohlen.
3.3.1.2 Netz- und Erdanschluss
Zu Montageanweisungen und zur Lage der Klemmen siehe
®
Decentral Drive FCD 302 Bedienungsanleitung.
VLT
Netzanschluss
1 Durchschleifklemmen 2 Trennschalter
Abbildung 3.4 Nur große Bauform: Trennschalter und Netztrenner
3 3
Abbildung 3.6 Motor- und Netzanschluss mit Wartungsschalter
Der Wartungsschalter ist sowohl bei kleinen als auch bei großen Geräten optional. Der Schalter ist auf der Motorseite montiert. Alternativ können Sie den Schalter an der Netzseite anbringen oder auslassen.
Beim großen Gerät ist der Trennschalter optional. Sie können das große Gerät entweder mit Wartungsschalter oder Trennschalter konfigurieren, aber nicht mit beidem. Abbildung 3.6 ist in der Praxis nicht konfigurierbar, sondern dient nur dazu, die jeweilige Position der Einzelteile zu zeigen.
In der Regel handelt es sich bei den Netzleistungskabeln um ungeschirmte Kabel.
3.3.1.3 Relaisanschluss
Um den Relaisausgang einzustellen, siehe Parametergruppe 5-4* Relais.
Nummer Beschreibung
01-02 Schließer (normal offen) 01-03 Öffner (normal geschlossen) 04-05 Schließer (normal offen) 04-06 Öffner (normal geschlossen)
Abbildung 3.5 Nur große Bauform: Wartungsschalter am Netz
1 Durchschleifklemmen
mit Durchschleifklemmen
MG04H303 Danfoss A/S © 05/2018 Alle Rechte vorbehalten. 59
Tabelle 3.1 Relaiseinstellungen
Zur Lage der Relaisklemmen siehe VLT® Decentral Drive FCD 302-Bedienungsanleitung.
Systemintegration
VLT® Decentral Drive FCD 302
3.3.2 Sicherungen und Trennschalter
3.3.2.1 Sicherungen
Sicherungen und/oder Trennschalter sind versorgungsseitig
33
als Schutz für den Fall einer Bauteilstörung im Inneren des Frequenzumrichters (erster Fehler) empfohlen.
HINWEIS
Die Verwendung von Sicherungen bzw. Trennschaltern ist zur Übereinstimmung mit IEC 60364 für CE oder NEC 2009 für UL zwingend erforderlich.
HINWEIS
Sie müssen Personen und Gegenstände vor den Auswir­kungen einer Bauteilstörung im Inneren des Frequenzumrichters schützen.
Schutz des Abzweigkreises
Zum Schutz der Installation vor elektrischen Gefahren und Bränden müssen alle Abzweigkreise in einer Installation, in Getrieben, Maschinen usw. gemäß nationalen und interna­tionalen Richtlinien vor Kurzschluss und Überstrom geschützt sein.
HINWEIS
Die gegebenen Empfehlungen bieten keinen Schutz des Abzweigkreises zur Erfüllung der UL-Anforderungen.
Kurzschlussschutz
Danfoss empfiehlt die Verwendung der unten aufgeführten Sicherungen/Trennschalter zum Schutz von Wartungs­personal und Gegenständen im Falle einer Bauteilstörung im Frequenzumrichter.
3.3.2.2 Empfehlungen
VORSICHT
Im Falle einer Fehlfunktion kann das Nichtbeachten der Empfehlung zu Gefahren für den Bediener und Schäden am Frequenzumrichter und anderen Geräten führen.
Die folgenden Abschnitte führen den empfohlenen Nennstrom auf. Danfoss empfiehlt Sicherungstyp gG und Danfoss-Trennschalter CB (Danfoss - CTI-25M). Andere Arten von Trennschaltern können unter der Voraussetzung verwendet werden, dass sie die dem Frequenzumrichter zugeführte Energie auf ein Niveau begrenzen, das dem der Danfoss-Sicherungen entspricht oder niedriger ist.
Befolgen Sie die Empfehlungen für Sicherungen und Trennschalter, um sicherzustellen, dass Beschädigungen am Frequenzumrichter nur intern auftreten.
Weitere Informationen finden Sie im Anwendungshinweis Sicherungen und Trennschalter.
3.3.2.3 CE-Konformität
Sicherungen und Trennschalter müssen zwingend der IEC 60364 entsprechen. Danfoss empfiehlt Sicherungen bis Größe gG-25. Diese Sicherungsgröße ist für einen Kurzschlussstrom von max.
100.000 A
korrekten Sicherung liegt der Nennkurzschlussstrom (SCCR) des Frequenzumrichters bei 100.000 A
. (symmetrisch) bei 480 V geeignet. Mit der
eff
.
eff
3.3.2.4 UL-Konformität
Sicherungen und Trennschalter müssen zwingend der NEC 2009 entsprechen. Verwenden Sie zur Erfüllung der UL/ cUL-Anforderungen die Vorsicherungen in Tabelle 7.2 und halten Sie sich an die in Kapitel 7.2 Elektrische Daten und Kabelquerschnitte aufgeführten Bedingungen.
Die Strom- und Spannungsnennwerte gelten auch für UL.
3.4 Ausgang: Motorseitige Dynamik
3.4.1 Motoranschluss
HINWEIS
Zur Einhaltung der Vorgaben der EMV-Emissionsrichtlinie werden abgeschirmte Kabel empfohlen.
Zur korrekten Dimensionierung von Motorkabelquerschnitt und -länge siehe Kapitel 7.3 Allgemeine technische Daten.
Abschirmung von Kabeln
Vermeiden Sie verdrillte Abschirmungsenden (Pigtails), die hochfrequent nicht ausreichend wirksam sind. Wenn Sie den Kabelschirm unterbrechen müssen (z. B. um ein Motorschütz oder einen Reparaturschalter zu installieren), müssen Sie die Abschirmung hinter der Unterbrechung mit der geringstmöglichen HF-Impedanz fortführen. Schließen Sie den Motorkabelschirm am Abschirmblech des Frequenzumrichters und am Metallgehäuse des Motors an. Stellen Sie die Schirmverbindungen mit einer möglichst großen Kontaktfläche (Kabelschellen) her. Dies kann unter Verwendung des im Lieferumfang des Frequenzumrichters enthaltenen Zubehörs erfolgen. Wenn Sie den Kabelschirm unterbrechen müssen (z. B. um ein Motorschütz oder einen Reparaturschalter zu instal­lieren), müssen Sie die Abschirmung hinter der Unterbrechung mit der geringstmöglichen HF-Impedanz fortführen.
Kabellänge und -querschnitt
Der Frequenzumrichter ist mit einer bestimmten Kabellänge und einem bestimmten Kabelquerschnitt getestet worden. Wird der Kabelquerschnitt erhöht, so erhöht sich auch der kapazitive Widerstand des Kabels ­und damit der Ableitstrom - sodass die Kabellänge dann entsprechend verringert werden muss. Das Motorkabel
60 Danfoss A/S © 05/2018 Alle Rechte vorbehalten. MG04H303
U
1
V
1
W
1
175ZA114.11
96 97 98
96 97 98
FC
FC
Motor
Motor
U
2
V
2
W
2
U
1
V
1
W
1
U
2
V
2
W
2
4
130BC981.10
1
2 2 22332
2226
67
4
5
Systemintegration Projektierungshandbuch
muss möglichst kurz sein, um das Geräuschniveau und Ableitströme auf ein Minimum zu beschränken.
Sie können alle 3-phasigen Standard-Asynchronmotoren an einen Frequenzumrichter anschließen. Normalerweise wird für kleine Motoren Sternschaltung verwendet (230/400 V, Y), für große Motoren Dreieckschaltung (400/690 V, Δ). Schaltungsart (Stern/Dreieck) und Anschlussspannung sind auf dem Motor-Typenschild angegeben.
Zu Montageanweisungen für Netz- und Motorkabel siehe
®
die VLT
Decentral Drive FCD 302-Bedienungsanleitung.
Klem
96 97 98 99
me
Abbildung 3.7 Stern-/Dreieck-Erdverbindungen
Nr.
U V W
U1 V1 W1
W2 U2 V2 6 Leiter vom Motor.
U1 V1 W1
1)
Motorspannung 0-100 % der
PE
Netzspannung 3 Leiter vom Motor. Dreieckschaltung.
1)
PE
1)
Sternschaltung (U2, V2, W2)
PE
U2, V2 und W2 sind miteinander zu
HINWEIS
Bei Motoren ohne Phasentrennpapier oder eine andere geeignete Isolationsverstärkung für den Betrieb mit Spannungsversorgung (wie ein Frequenzumrichter) bringen Sie einen Sinusfilter am Ausgang des Frequen­zumrichters an.
verbinden.
Der VLT® Decentral Drive FCD 302 ist auch als NPT-
Tabelle 3.2 Motoranschlussklemmen
1) Erdung
Ausführung in 2 verschiedenen Varianten erhältlich.
3 3
Metrisch NPT 1 für USA NPT 2 für USA
1 Bremse M20 1/2” NPT 1/2” NPT 2 8xM16 8xM16 3/8” NPT (mit Ausnahme des Erdsteckers,
3 2xM20 2xM20 1/2” NPT 4 Netzkabel M25 3/4” NPT 3/4” NPT 5 M20 M20 1/2” NPT 6 24 V M20 1/2” NPT 1/2” NPT 7 Motor M25 3/4” NPT 3/4” NPT
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Abbildung 3.8 Kabeleinführungsöffnungen - große Bauform
dieser ist M16)
130BC986.10
130BC983.10
175HA036.11
U
1
V
1
W
1
96 97 98
FC
Motor
U
2
V
2
W
2
U
1
V
1
W
1
96 97 98
FC
Motor
U
2
V
2
W
2
Systemintegration
VLT® Decentral Drive FCD 302
3.4.2 Netztrennschalter
Der Frequenzumrichter ist mit den folgenden optionalen Schaltern lieferbar:
Wartungsschalter auf Netzseite oder Motorseite
Klemme U/T1/96 angeschlossen an Phase U.
Klemme V/T2/97 angeschlossen an Phase V.
Klemme W/T3/98 angeschlossen an Phase W.
oder
33
integrierter Trennschalter auf der Netzseite (nur
große Bauform)
Geben Sie die jeweilige Anforderung bei der Bestellung an.
Abbildung 3.9 und Abbildung 3.10 zeigen Beispiele der Konfiguration für die große Bauform.
Abbildung 3.9 Lage von Wartungsschalter, Netzseite, große Bauform (IP66/Innenräume)
Abbildung 3.10 Lage von Trennschalter, Netzseite, große Bauform
3.4.3 Zusätzliche Motorinformationen
3.4.3.1 Motorkabel
Sie müssen den Motor an die Klemmen U/T1/96, V/T2/97, W/T3/98 anschließen; Das Erdungskabel gehört an Klemme
99. Sie können alle Arten dreiphasiger Standard-Asynchron­motoren mit einem Frequenzumrichter verwenden. Die Werkseinstellung ist Rechtslauf, wobei der Frequenzumrich­terausgang wie in Tabelle 3.3 angeschlossen ist:
Klemme Nr. Funktion
96, 97, 98, 99 Netz U/T1, V/T2, W/T3
Abbildung 3.11 Motoranschluss - Drehrichtung
Sie können die Drehrichtung durch Vertauschen von zwei Phasen im Motorkabel oder durch Ändern der Einstellung von Parameter 4-10 Motor Drehrichtung ändern.
Eine Motordrehrichtungsprüfung können Sie über Parameter 1-28 Motordrehrichtungsprüfung und die am Display gezeigten Schritte durchführen.
3.4.3.2 Thermischer Motorschutz
Das elektronische Thermorelais im Frequenzumrichter hat die UL-Zulassung für Einzelmotorüberlastschutz, wenn
Parameter 1-90 Thermischer Motorschutz auf ETR­Abschaltung und Parameter 1-24 Motornennstrom auf den
Motornennstrom (siehe Motor-Typenschild) eingestellt ist.
Masse
Tabelle 3.3 Motoranschluss - Werkseinstellung
62 Danfoss A/S © 05/2018 Alle Rechte vorbehalten. MG04H303
Systemintegration Projektierungshandbuch
3.4.3.3 Parallelschaltung von Motoren
Der Frequenzumrichter kann mehrere parallel geschaltete Motoren steuern/regeln. Bei parallelem Motoranschluss müssen Sie die folgenden Punkte beachten:
Es wird empfohlen, Anwendungen mit parallelen
Motoren im U/f-Modus, Parameter 1-01 Steuer­prinzip [0], auszuführen. Die U/f-Kennlinie programmieren Sie in Parameter 1-55 U/f-Kennlinie
- U [V] und Parameter 1-56 U/f-Kennlinie - f [Hz].
VVC+-Modus kann in einigen Anwendungen
verwendet werden.
Der Gesamtstrom der Motoren darf den
maximalen Ausgangsnennstrom I zumrichters nicht übersteigen.
Beim Start und bei niedrigen Drehzahlen können
möglicherweise Probleme auftreten, wenn die Motorgrößen sehr unterschiedlich sind, da bei kleinen Motoren der relativ hohe ohmsche Widerstand im Stator eine höhere Spannung beim Start und bei niedrigen Drehzahlen erfordert.
Das elektronische Thermorelais (ETR) des Frequen-
zumrichters kann nicht als Motorüberlastschutz für die einzelnen Motoren des Systems verwendet werden. Ein zusätzlicher Motorüberlastschutz, beispielsweise durch Thermistoren in jeder Motorwicklung, oder einzelne thermische Relais ist deshalb vorzusehen. Trennschalter sind als Schutzvorrichtung nicht geeignet.
des Frequen-
INV
HINWEIS
Installationen mit gemeinsamem Anschluss wie im ersten Beispiel in der Abbildung gezeigt werden nur bei kurzen Kabellängen empfohlen.
HINWEIS
Bei parallel geschalteten Motoren kann Parameter 1-02 Drehgeber Anschluss nicht verwendet werden, und Parameter 1-01 Steuerprinzip muss auf Sondermotorkennlinie U/f eingestellt sein.
Die in Kapitel 7 Technische Daten angegebene Gesamtlänge des Motorkabels ist gültig, solange die Parallelkabel kurz gehalten werden und 10 m (32,8 ft) nicht überschreiten.
3.4.3.4 Motorisolation
Bei Motorkabellängen der maximalen Kabellänge laut Angabe in Kapitel 7.3 Allgemeine technische Daten werden die folgenden Motorisolationswerte empfohlen, da die Spitzenspannung aufgrund von Übertragungsleitungswir­kungen im Motorkabel bis zu maximal das Doppelte der Zwischenkreisspannung, das 2,8-Fache der Netzspannung, betragen kann. Bei einem geringeren Isolationswert eines Motors wird die Verwendung eines dU/dt- oder Sinusfilters empfohlen.
Netznennspannung Motorisolation
UN≤420 V 420 V<UN≤500 V Verstärkte ULL=1600 V
Tabelle 3.4 Netzspannung und Motorisolation
Standard ULL=1300 V
3.4.3.5 Motorlagerströme
Um A-seitige (antriebsseitige) Lager- und Wellenströme auf ein Minimum zu beschränken, ist richtige Erdung von Frequenzumrichter, Motor, angetriebener Maschine und Motor zur angetriebenen Maschine erforderlich.
Vorbeugende Standardmaßnahmen
1. Verwenden Sie ein isoliertes Lager.
2. Wenden Sie strenge Installationsverfahren an:
2a Stellen Sie sicher, dass Motor und
Antriebslast korrekt ausgerichtet sind.
2b Befolgen Sie die EMV-Installations-
richtlinie streng.
2c Verstärken Sie den Schutzleiter (PE),
sodass die hochfrequent wirksame Impedanz im PE niedriger als bei den Versorgungsleitungen ist.
2d Stellen Sie eine hochfrequent gut
wirksame Verbindung zwischen Motor und Frequenzumrichter her, zum Beispiel über ein abgeschirmtes Kabel mit einer 360°-Verschraubung am Motor und Frequenzumrichter.
2e Stellen Sie sicher, dass die Impedanz
vom Frequenzumrichter zur Gebäude­erdung niedriger als die Erdungsimpedanz der Maschine ist. Dies kann bei Pumpen schwierig sein.
2f Stellen Sie eine direkte Erdverbindung
zwischen Motor und Last her.
3. Senken Sie die IGBT-Taktfrequenz.
4.
Ändern Sie die Wechselrichtersignalform, 60° AVM oder SFAVM.
5. Installieren Sie ein Wellenerdungssystem oder verwenden Sie eine Trennkupplung.
3 3
MG04H303 Danfoss A/S © 05/2018 Alle Rechte vorbehalten. 63
Systemintegration
VLT® Decentral Drive FCD 302
6. Tragen Sie leitfähiges Schmierfett auf.
7. Verwenden Sie, sofern möglich, minimale Drehzahleinstellungen.
8. Versuchen Sie sicherzustellen, dass die Netzspannung zur Erde symmetrisch ist. Dies
33
kann bei IT-, TT-, TN-CS-Netzen oder Systemen mit geerdetem Zweig schwierig sein.
9. Verwenden Sie einen du/dt- oder Sinusfilter.
HINWEIS
Der Frequenzumrichter muss über einen Bremschopper verfügen.
Parameter 1-40 Gegen-EMK bei 1000 UPM, Parameter 1-25 Motornenndrehzahl und Parameter 1-39 Motorpolzahl berechnet.
Wenn Überdrehzahl des Motors möglich ist (z. B. durch den Windmühlen-Effekt, bei dem der Motor durch die Last gedreht wird), wird ein Bremswi­derstand empfohlen.
3.4.4 Extreme Betriebszustände
Die Bedieneinheit versucht, die Rampe, wenn möglich, zu
Kurzschluss (Motorphase – Phase)
Der Frequenzumrichter ist durch seine Strommessung in jeder der drei Motorphasen oder im DC-Zwischenkreis gegen Kurzschlüsse geschützt. Ein Kurzschluss zwischen zwei Ausgangsphasen bewirkt einen Überstrom im Wechselrichter. Jedoch wird der Wechselrichter abgeschaltet, sobald sein Kurzschlussstrom den zulässigen Wert (Alarm 16, Abschaltblockierung) überschreitet. Um den Frequenzumrichter gegen Kurzschlüsse bei Zwischenkreiskopplung und an den Bremswiderstands­klemmen zu schützen, sind die jeweiligen Projektierungshandbücher zu beachten.
Schalten am Ausgang
Das Schalten am Ausgang zwischen Motor und Frequen­zumrichter ist uneingeschränkt zulässig. Der Frequenzumrichter kann durch Schalten am Ausgang in keiner Weise beschädigt werden. Es können allerdings Fehlermeldungen auftreten.
Vom Motor erzeugte Überspannung
Die Spannung im Zwischenkreis erhöht sich beim genera­torischen Betrieb des Motors. Dies geschieht in folgenden Fällen:
Die Last treibt den Motor an (bei konstanter
Ausgangsfrequenz des Frequenzumrichters), d. h., die Last „erzeugt“ Energie.
Während der Verzögerung (Rampe Ab) ist die
Reibung bei hohem Trägheitsmoment niedrig und die Rampenzeit zu kurz, um die Energie als Verlustleistung im Frequenzumrichter, Motor oder in der Anlage abzugeben.
Eine falsche Einstellung beim Schlupfausgleich
kann eine höhere Zwischenkreisspannung hervorrufen.
Gegen-EMK durch PM-Motorbetrieb. Bei Freilauf
mit hoher Drehzahl kann die Gegen-EMK des PM­Motors möglicherweise die maximale Spannungstoleranz des Frequenzumrichters überschreiten und Schäden verursachen. Der Frequenzumrichter ist ausgelegt, das Auftreten von Gegen-EMK zu verhindern: Der Wert von Parameter 4-19 Max. Ausgangsfrequenz wird automatisch basierend auf einer internen Berechnung anhand des Werts von
korrigieren (Parameter 2-17 Überspannungssteuerung). Wenn ein bestimmtes Spannungsniveau erreicht ist, wird der Frequenzumrichter abgeschaltet, um die Transistoren und die Zwischenkreiskondensatoren zu schützen. Zur Auswahl der Methode zur Regelung des Zwischenkreis­Spannungsniveaus siehe Parameter 2-10 Bremsfunktion und Parameter 2-17 Überspannungssteuerung.
HINWEIS
Überspannungssteuerung kann bei Betrieb eines PM­Motors nicht aktiviert werden, d. h., wenn Parameter 1-10 Motorart auf [1] PM, Vollpol eingestellt ist.
Netzausfall
Während eines Netzausfalls arbeitet der Frequenzumrichter weiter, bis die Zwischenkreisspannung unter das minimale Niveau abfällt. typischerweise 15 % unter der niedrigsten Versorgungsnennspannung des Frequenzumrichters. Die Höhe der Netzspannung vor dem Ausfall und die aktuelle Motorbelastung bestimmen, wie lange der Wechselrichter im Freilauf ausläuft.
Statische Überlast im Modus VVC
Wird der Frequenzumrichter überlastet, reduziert der Frequenzumrichter automatisch die Ausgangsfrequenz, um so die Belastung zu reduzieren. Mit Überlast ist das Erreichen der Drehmomentgrenze aus
Parameter 4-16 Momentengrenze motorisch/ Parameter 4-17 Momentengrenze generatorisch definiert.
Bei extremer Überlastung kann jedoch ein Strom auftreten, der den Frequenzumrichter nach kurzer Zeit (5-10 s) zum Abschalten zwingt.
Sie können den Betrieb innerhalb der Drehmomentgrenze in Parameter 14-25 Drehmom.grenze Verzögerungszeit zeitlich begrenzen (0–60 s).
+
64 Danfoss A/S © 05/2018 Alle Rechte vorbehalten. MG04H303
1,21,0 1,4
30
10
20
100
60
40
50
1,81,6 2,0
2.000
500
200
400 300
1.000
600
t [s]
175ZA052.11
fOUT = 0,2 x f M,N
fOUT = 2 x f M,N
fOUT = 1 x f M,N
IMN
IM
Systemintegration Projektierungshandbuch
3.4.4.1 Thermischer Motorschutz
Zum Schutz der Anwendung vor schwerer Beschädigung bietet der Frequenzumrichter verschiedene spezielle Funktionen:
Drehmomentgrenze
Die Drehmomentgrenze schützt den Motor unabhängig von der Drehzahl vor Überlast. Wählen Sie die Einstel­lungen der Drehmomentgrenze in
Parameter 4-16 Momentengrenze motorisch oder Parameter 4-17 Momentengrenze generatorisch. In Parameter 14-25 Drehmom.grenze Verzögerungszeit stellen
Sie ein, wie lange die Grenze vor Abschaltung überschritten werden darf.
Stromgrenze
Stellen Sie die Stromgrenze in Parameter 4-18 Stromgrenze ein. In Parameter 14-24 Stromgrenze Verzögerungszeit stellen Sie ein, wie lange die Grenze vor Abschaltung überschritten werden darf.
Minimale Drehzahlgrenze
Parameter 4-11 Min. Drehzahl [UPM] oder Parameter 4-12 Min. Frequenz [Hz] begrenzt den Betriebs-
drehzahlbereich, beispielsweise zwischen 30 und 50/60 Hz. Maximale Drehzahlgrenze: Parameter 4-13 Max. Drehzahl [UPM] oder Parameter 4-19 Max. Ausgangsfrequenz legt die maximal Ausgangsdrehzahl fest, die der Frequenzumrichter liefern kann.
ETR (Elektronisches Thermorelais)
Die ETR-Funktion des Frequenzumrichters misst den aktuellen Strom, die aktuelle Drehzahl und Zeit zur Berechnung der Motortemperatur und zum Schutz des Motors vor Überhitzung (Warnung oder Abschaltung). Ein externer Thermistoreingang ist ebenfalls verfügbar. Bei ETR handelt es sich um eine elektronische Funktion, die anhand interner Messungen ein Bimetallrelais simuliert. Die Kennlinie wird in Abbildung 3.12 gezeigt.
Die X-Achse in Abbildung 3.12 zeigt das Verhältnis zwischen Motorstrom (I
) und Motornennstrom (I
motor
, nom). Die
motor
Y-Achse zeigt die Zeit in Sekunden, bevor ETR eingreift und den Frequenzumrichter abschaltet. Die Kurven zeigen das Verhalten der Nenndrehzahl bei Nenndrehzahl x 2 und Nenndrehzahl x 0,2. Bei geringerer Drehzahl schaltet das ETR aufgrund einer geringeren Kühlung des Motors schon bei geringerer Wärmeentwicklung ab. So wird der Motor auch in niedrigen Drehzahlbereichen vor Überhitzung geschützt. Die ETR-Funktion berechnet die Motortemperatur anhand der Istwerte von Strom und Drehzahl. Die berechnete Motortemperatur kann in Parameter 16-18 Therm. Motorschutz im Frequenzumrichter abgelesen werden.
3.5 Erste Inbetriebnahme und Test
3.5.1 Hochspannungsprüfung
Eine Hochspannungsprüfung darf nur nach Kurzschließen der Anschlüsse U, V, W, L1, L2 und L3 für ein maximal 1 Sekunde langes Anlegen von max. 2,15 kV DC bei 380-500­V-Frequenzumrichtern zwischen dieser Verbindung und der Masse erfolgen.
Die Grenzen für die Hochspannungsprüfung sind:
LVD (CE) = 1500 V AC = 2150 V DC
UL = (2 x 500) + 1000 = 2000 V AC = 2850 V DC
WARNUNG
HOHER ABLEITSTROM
Bei der Durchführung von Hochspannungsprüfungen für die gesamte Installation können die Ableitströme hoch sein. Das Nichtbeachten der Empfehlungen kann zum Tod oder zu schweren Verletzungen führen!
Unterbrechen Sie den Netz- und Motoran-
schluss, wenn die Ableitströme zu hoch sind.
3 3
3.5.2 Erdung
Sie müssen folgende grundlegende Punkte bei der Installation eines Frequenzumrichters beachten, um die elektromagnetische Verträglichkeit (EMV) sicherzu­stellen.
Schutzerdung: Beachten Sie, dass der Frequen-
zumrichter einen hohen Ableitstrom hat und aus Sicherheitsgründen richtig geerdet werden muss.
Schließen Sie die verschiedenen Erdungssysteme mit geringstmöglicher Leiterimpedanz an. Die geringst-
Abbildung 3.12 ETR-Funktionen
MG04H303 Danfoss A/S © 05/2018 Alle Rechte vorbehalten. 65
mögliche Leiterimpedanz ergibt sich bei Verwendung möglichst kurzer Motorkabel mit möglichst großer Leiter­oberfläche.
Wenden Sie geltende Sicherheitsvorschriften an.
Hochfrequenzerdung: Halten Sie die Erdungskabel
so kurz wie möglich.
130BD002.10
I
Nmax
7,2 A
n
LT
0..370 rpm
f
max
250 Hz
t
amb
40 °C KTY 84-130
28 kgP3
IP 69K
155 °C (F)
178uxxxxxxxxxxb011
i 8,12
Type OGDHK231K131402L09R1S11P1A9010H1Bxx
Barcode
Made in Germany
M
LT
140-65 Nm
2,9 L Optileb GT220
130BB851.15
I
N/max
5.5/9.0 A
n
max
=212 rpm
f
max
250 Hz
t
amb
40 °C
KTY 84-130
24 kg P3
IP 69K
150 °C (F)
178uxxxxxxxxxxb011
i 14.13
Type
OGDHK214K13140L06XXS31P3A9010H1BXX
Barcode
Made in Germany
M
HST/n
=280/180..131 Nm
3.1 L Optileb GT220
Systemintegration
VLT® Decentral Drive FCD 302
Die Metallgehäuse der verschiedenen Geräte werden mit geringstmöglicher HF-Impedanz an der Schrankrückwand montiert. Dies vermeidet, unterschiedliche HF-Spannungen für die einzelnen Geräte und vermeidet ebenfalls die Gefahr von Funkstörströmen, die in Verbindungskabeln auftreten, die Sie zwischen den Geräten verwenden.
33
Funkstörungen werden reduziert. Verwenden Sie zum Erreichen einer niedrigen HF-Impedanz die Befestigungsschrauben der Geräte als HF-Verbindungen zur Rückwand. Es ist dabei notwendig, den isolierenden Lack oder Sonstiges von den Befestigungspunkten zu entfernen.
3.5.3 Schutzerdungsverbindung
Abbildung 3.14 Typenschild
Der Frequenzumrichter weist hohe Ableitströme auf und ist deshalb aus Sicherheitsgründen gemäß IEC 61800-5-1 zu erden.
WARNUNG
GEFAHR DURCH ABLEITSTRÖME
Die Ableitströme überschreiten 3,5 mA. Eine nicht vorschriftsgemäße Erdung des Frequenzumrichters kann zum Tod oder zu schweren Verletzungen führen!
Lassen Sie die ordnungsgemäße Erdung der
Geräte durch einen zertifizierten Elektroinstal­lateur überprüfen.
3.5.4 Testen der endgültigen Konfiguration
Gehen Sie folgendermaßen vor, um die Konfiguration zu testen und sicherzustellen, dass der Frequenzumrichter funktioniert.
1. Überprüfen Sie das Motor-Typenschild.
HINWEIS
Der Motor ist entweder im Stern (Y) oder im Dreieck (Δ) geschaltet. Diese Information ist auf dem Motor­Typenschild zu finden.
2. Überprüfen Sie die Motor-Typenschilddaten in dieser Parameterliste. Um diese Liste aufzurufen, drücken Sie erst die Taste [Quick Menu] am LCP und wählen Sie dann „Q2 Inbetriebnahme-Menü“.
2a Parameter 1-20 Motornennleistung [kW].
Parameter 1-21 Motornennleistung [PS].
2b Parameter 1-22 Motornennspannung.
2c Parameter 1-23 Motornennfrequenz.
2d Parameter 1-24 Motornennstrom.
2e Parameter 1-25 Motornenndrehzahl.
3. Wählen Sie OGD-Motordaten.
3a Stellen Sie 1-11 Motor Model auf
„Danfoss OGD LA10“.
4. Stellen Sie Drehzahlgrenzen und Rampenzeiten ein. Stellen Sie die gewünschten Grenzwerte für Drehzahl und Rampenzeit ein:
4a Parameter 3-02 Minimaler Sollwert.
4b Parameter 3-03 Maximaler Sollwert.
4c Parameter 4-11 Min. Drehzahl [UPM] oder
Parameter 4-12 Min. Frequenz [Hz].
4d Parameter 4-13 Max. Drehzahl [UPM] oder
Parameter 4-14 Max Frequenz [Hz].
4e Parameter 3-41 Rampenzeit Auf 1.
4f Parameter 3-42 Rampenzeit Ab 1.
66 Danfoss A/S © 05/2018 Alle Rechte vorbehalten. MG04H303
Abbildung 3.13 Position des Motor-Typenschilds
FC
+24 V
+24 V
D IN
D IN
D IN
COM
D IN
D IN
D IN
D IN
+10 V
A IN
A IN
COM
A OUT
COM
12
13
18
19
20
27
29
32
33
37
50
53
54
55
42
39
130BB929.10
FC
+24 V
+24 V
D IN
D IN
D IN
COM
D IN
D IN
D IN
D IN
+10 V
A IN
A IN
COM
A OUT
COM
12
13
18
19
20
27
29
32
33
37
50
53
54
55
42
39
130BB930.10
+10
V
A IN
A IN
COM
A OUT
COM
50
53
54
55
42
39
A53
U - I
0 – 10 V
+
-
e30bb926.11
FC
Anwendungsbeispiele Projektierungshandbuch
4 Anwendungsbeispiele
4.1 Übersicht
Die Beispiele in diesem Abschnitt sollen als Schnellreferenz für häufige Anwendungen dienen.
Parametereinstellungen sind die regionalen
Werkseinstellungen, sofern nicht anders angegeben (in Parameter 0-03 Ländereinstellungen ausgewählt).
Neben den Zeichnungen sind die Parameter für
die Klemmen und ihre Einstellungen aufgeführt.
Wenn Schaltereinstellungen für die analogen
Klemmen A53 und A54 erforderlich sind, werden diese ebenfalls dargestellt.
HINWEIS
4.2.2 AMA ohne angeschlossene Kl. 27
Parameter
Funktion Einstellung
Parameter 1-29 Autom. Motoran­passung Parameter 5-12 Klemme 27 Digitaleingang
*=Werkseinstellung
Hinweise/Anmerkungen: Sie müssen Parametergruppe 1-2* Motordaten entsprechend dem
Motor einstellen.
[1] Komplette AMA
[0] Ohne Funktion
4 4
Um den Frequenzumrichter in Werkseinstellung zu betreiben, benötigen Sie ggf. Drahtbrücken zwischen Klemme 12 (oder 13) und Klemme 27. Nähere Informa­tionen finden Sie im Produkthandbuch der Funktion Safe
Torque Off (STO) für VLT® Frequenzumrichter.
Tabelle 4.2 AMA ohne angeschlossene Kl. 27
4.2 AMA Analoger Drehzahlsollwert
4.3
4.2.1 AMA mit angeschlossener Kl. 27
4.3.1 Spannung Analoger Drehzahlsollwert
Parameter
Funktion Einstellung
Parameter 1-29 Autom.
[1] Komplette
AMA Motoran­passung Parameter 5-12 Klemme 27 Digitaleingang
[2]*
Motorfreilauf
invers
*=Werkseinstellung
Hinweise/Anmerkungen: Sie müssen Parametergruppe 1-2* Motordaten entsprechend dem
Motor einstellen.
Tabelle 4.1 AMA mit angeschlossener Kl. 27
MG04H303 Danfoss A/S © 05/2018 Alle Rechte vorbehalten. 67
Tabelle 4.3 Spannung Analoger Drehzahlsollwert
Parameter
Funktion Einstellung
Parameter 6-10
0,07 V
Klemme 53 Skal. Min.Spannung Parameter 6-11
10 V*
Klemme 53 Skal. Max.Spannung Parameter 6-14
0 U/min
Klemme 53 Skal. Min.-Soll/Istwert Parameter 6-15
1500 U/min
Klemme 53 Skal. Max.-Soll/ Istwert
*=Werkseinstellung
Hinweise/Anmerkungen:
+10
V
A IN
A IN
COM
A OUT
COM
50
53
54
55
42
39
+
-
FC
e30bb927.11
A53
U - I
4 - 20mA
130BB840.12
Speed
Reference
Start (18)
Freeze ref (27)
Speed up (29)
Speed down (32)
+10
V
A IN
A IN
COM
A OUT
COM
50
53
54
55
42
39
A53
U - I
≈ 5kΩ
e30bb683.11
FC
FC
+24 V
+24 V
D IN
D IN
D IN
COM
D IN
D IN
D IN
D IN
12
13
18
19
20
27
29
32
33
37
e30bb804.12
Anwendungsbeispiele
VLT® Decentral Drive FCD 302
4.3.2 Strom Analoger Drehzahlsollwert
4.3.3 Drehzahlsollwert (Verwendung eines manuellen Potenziometers)
Parameter
Funktion Einstellung
Parameter 6-12
4 mA*
Klemme 53 Skal. Min.Strom Parameter 6-13
20 mA*
Klemme 53 Skal.
44
Max.Strom Parameter 6-14
0 U/min
Klemme 53 Skal. Min.-Soll/Istwert Parameter 6-15
1500 U/min
Klemme 53 Skal. Max.-Soll/ Istwert
*=Werkseinstellung
Hinweise/Anmerkungen:
Tabelle 4.4 Strom Analoger Drehzahlsollwert
Tabelle 4.5 Drehzahlsollwert (Verwendung eines manuellen Potenziometers)
Parameter
Funktion Einstellung
Parameter 6-10
0,07 V
Klemme 53 Skal. Min.Spannung Parameter 6-11
10 V*
Klemme 53 Skal. Max.Spannung Parameter 6-14
0 U/min
Klemme 53 Skal. Min.-Soll/Istwert Parameter 6-15
1500 U/min
Klemme 53 Skal. Max.-Soll/ Istwert
*=Werkseinstellung
Hinweise/Anmerkungen:
4.3.4 Drehzahl auf/Drehzahl ab
Parameter
Funktion Einstellung
Parameter 5-10 Klemme 18 Digitaleingang
Abbildung 4.1 Drehzahl auf/Drehzahl ab
Parameter 5-12 Klemme 27 Digitaleingang Parameter 5-13 Klemme 29 Digitaleingang Parameter 5-14 Klemme 32 Digitaleingang
*=Werkseinstellung
Hinweise/Anmerkungen:
Tabelle 4.6 Drehzahl auf/Drehzahl ab
68 Danfoss A/S © 05/2018 Alle Rechte vorbehalten. MG04H303
[8] Start*
[19] Sollw. speich.
[21] Drehzahl auf
[22] Drehzahl ab
FC
+24 V
+24 V
D IN
D IN
D IN
COM
D IN
D IN
D IN
D IN
+10
A IN
A IN
COM
A OUT
COM
12
13
18
19
20
27
29
32
33
37
50
53
54
55
42
39
130BB802.10
130BB805.12
Speed
Start/Stop (18)
FC
+24 V
+24 V
D IN
D IN
D IN
COM
D IN
D IN
D IN
D IN
+10 V
A IN
A IN
COM
A OUT
COM
12
13
18
19
20
27
29
32
33
37
50
53
54
55
42
39
130BB803.10
Speed
130BB806.10
Latched Start (18)
Stop Inverse (27)
Anwendungsbeispiele Projektierungshandbuch
4.4 Start/Stopp-Anwendungen
4.4.1 Start-/Stopp-Befehl mit Safe Torque Off
Parameter
Funktion Einstellung
Parameter 5-10 Klemme 18 Digitaleingang Parameter 5-12 Klemme 27 Digitaleingang Parameter 5-19 Klemme 37 Sicherer Stopp
*=Werkseinstellung
Hinweise/Anmerkungen:
Wenn Parameter 5-12 Klemme 27 Digitaleingang auf [0] Ohne Funktion programmiert ist, wird
keine Drahtbrücke zu Klemme 27 benötigt.
Tabelle 4.7 Start-/Stopp-Befehl mit Safe Torque Off
[8] Start*
[0] Ohne Funktion
[1] S.Stopp/ Alarm
4.4.2 Puls-Start/Stopp
Parameter
Tabelle 4.8 Puls-Start/Stopp
Funktion Einstellung
Parameter 5-10
[9] Puls-Start Klemme 18 Digitaleingang Parameter 5-12 Klemme 27
[6] Stopp
(invers) Digitaleingang
*=Werkseinstellung
Hinweise/Anmerkungen:
Wenn Parameter 5-12 Klemme 27 Digitaleingang auf [0] Ohne Funktion programmiert ist, wird
keine Drahtbrücke zu Klemme 27 benötigt.
4 4
Abbildung 4.2 Start-/Stopp-Befehl mit Safe Torque Off
Abbildung 4.3 Puls-Start/Stopp
MG04H303 Danfoss A/S © 05/2018 Alle Rechte vorbehalten. 69
FC
+24 V
+24 V
D IN
D IN
D IN
COM
D IN
D IN
D IN
+10 V
A IN
A IN
COM
A OUT
COM
12
13
18
19
20
27
29
32
33
50
53
54
55
42
39
130BB934.11
FC
+24 V
+24 V
D IN
D IN
D IN
COM
D IN
D IN
D IN
D IN
+10
V
A IN
A IN
COM
A OUT
COM
12
13
18
19
20
27
29
32
33
37
50
53
54
55
42
39
130BB928.11
Anwendungsbeispiele
VLT® Decentral Drive FCD 302
4.4.3 Start/Stopp mit Reversierung und 4
Bus- und Relaisanschluss
4.5
Festdrehzahlen
4.5.1 Externe Alarmquittierung
Parameter
Funktion Einstellung
Parameter 5-10
[8] Start Klemme 18 Digitaleingang
44
Klemme 19
Parameter 5-11
[10]
Reversierung* Digitaleingang
Parameter 5-12 Klemme 27
[0] Ohne
Funktion Digitaleingang Parameter 5-14 Klemme 32 Digitaleingang Parameter 5-15 Klemme 33 Digitaleingang Parameter 3-10
[16]
Festsollwert Bit
0
[17]
Festsollwert Bit
1
Festsollwert
Festsollwert 0 Festsollwert 1 Festsollwert 2 Festsollwert 3
25%
50%
75%
100%
Tabelle 4.10 Externe Alarmquittierung
*=Werkseinstellung
Hinweise/Anmerkungen:
Parameter
Funktion Einstellung
Parameter 5-11
[1] Reset Klemme 19 Digitaleingang
*=Werkseinstellung
Hinweise/Anmerkungen:
Tabelle 4.9 Start/Stopp mit Reversierung und 4 Festdrehzahlen
70 Danfoss A/S © 05/2018 Alle Rechte vorbehalten. MG04H303
FC
+24 V
+24 V
D IN
D IN
D IN
COM
D IN
D IN
D IN
D IN
+10
V
A IN
A IN
COM
A OUT
COM
R1R2
12
13
18
19
20
27
29
32
33
37
50
53
54
55
42
39
01
02
03
04
05
06
-
61 68 69
RS-485
+
130BB685.10
130BB686.12
VLT
+24 V
+24 V
D IN
D IN
D IN
COM
D IN
D IN
D IN
+10 V
A IN
A IN
COM
A OUT
COM
12
13
18
19
20
27
29
32
33
50
53
54
55
42
39
A53
U - I
D IN
37
Anwendungsbeispiele Projektierungshandbuch
4.5.2 RS485-Netzwerkverbindung
Parameter
Funktion Einstellung
Parameter 8-30 FC-Protokoll Parameter 8-31 Adresse Parameter 8-32 Baudrate
*=Werkseinstellung
Hinweise/Anmerkungen:
Wählen Sie in den oben genannten Parametern Protokoll, Adresse und Baudrate.
[0] FC-Profil*
1*
9600*
4.5.3 Motorthermistor
HINWEIS
Sie müssen Thermistoren verstärkt oder zweifach isolieren, um die entsprechenden Anforderungen zu erfüllen.
Parameter
Funktion Einstellung
Parameter 1-90 Thermischer Motorschutz Parameter 1-93 Thermistoran­schluss
*=Werkseinstellung
Hinweise/Anmerkungen:
Wenn Sie nur eine Warnung wünschen, sollten Sie
Parameter 1-90 Thermischer Motorschutz auf [1] Thermistor Warnung programmieren.
[2] Thermistor­Abschalt.
[1] Analog­eingang 53
4 4
Tabelle 4.11 RS485-Netzwerkverbindung
Tabelle 4.12 Motorthermistor
MG04H303 Danfoss A/S © 05/2018 Alle Rechte vorbehalten. 71
FC
+24 V
+24 V
D IN
D IN
D IN
COM
D IN
D IN
D IN
D IN
+10 V
A IN
A IN
COM
A OUT
COM
R1R2
12
13
18
19
20
27
29
32
33
37
50
53
54
55
42
39
01
02
03
04
05
06
130BB839.10
Anwendungsbeispiele
VLT® Decentral Drive FCD 302
4.5.4 Verwendung von SLC zur Einstellung eines Relais
Parameter
*=Werkseinstellung
Hinweise/Anmerkungen:
Parameter
Funktion Einstellung
Parameter 4-30
[1] Warnung Drehgeberüber­wachung Funktion
44
Parameter 4-31
100 U/min
Drehgeber max. Fehlabweichung Parameter 4-32
5 s
Drehgeber Timeout-Zeit Parameter 7-00
[2] MCB 102 Drehgeberrück­führung Parameter 17-11
1024*
Inkremental Auflösung [Pulse/U] Parameter 13-00
[1] On
Tabelle 4.13 Relaiskonfiguration mit Smart Logic Controller
Wenn der Grenzwert der Drehgeberüberwachung überschritten wird, wird
Warnung 90 Istwertüberwachung
ausgegeben. Der SLC überwacht Warnung 90, und wenn diese Warnung WAHR wird, wird Relais 1 ausgelöst. Externe Geräte können dann anzeigen, dass ggf. eine Wartung erforderlich ist. Wenn der Istwertfehler innerhalb von 5 s wieder unter diese Grenze fällt, läuft der Frequenzum­richter weiter, und die Warnung wird ausgeblendet. Relais 1 bleibt hingegen ausgelöst, bis Sie [Reset] auf dem LCP drücken.
Smart Logic Controller Parameter 13-01
[19] Warnung SL-Controller Start Parameter 13-02 SL-Controller
[44] [Reset]-
Taste Stopp Parameter 13-10 Vergleicher-
[21] Nr. der
Warnung Operand Parameter 13-11
[1] ≈* Vergleicher­Funktion Parameter 13-12
90
Vergleicher­Wert Parameter 13-51 SL-Controller Ereignis
Parameter 13-52 SL-Controller Aktion Parameter 5-40 Relaisfunktion
[22] Vergleicher
0
[32] Digital-
ausgang A-AUS
[80] SL-Digital-
ausgang A
72 Danfoss A/S © 05/2018 Alle Rechte vorbehalten. MG04H303
FC
+24 V
+24 V
D IN
D IN
D IN
COM
D IN
D IN
D IN
D IN
+10 V
A IN
A IN
COM
A OUT
COM
R1R2
12
13
18
19
20
27
29
32
33
37
50
53
54
55
42
39
01
02
03
04
05
06
130BB841.10
Start ( 18)
Start
reversing (19)
Relay output
Speed
Time
Current
1-71
1-71
2-21
2-21
1-76
Open
Closed
130BB842.10
Anwendungsbeispiele Projektierungshandbuch
4.6 Bremsanwendung
4.6.1 Mechanische Bremssteuerung
Parameter
Funktion Einstellung
Parameter 5-40 R elaisfunktion
Parameter 5-10 Kl
[32] Mechanische Bremse [8] Start*
4 4
emme 18 Digital­eingang Parameter 5-11 Kl emme 19 Digital-
[11] Start + Reversierung
Abbildung 4.4 Mechanische Bremssteuerung
eingang Parameter 1-71 S
0,2
tartverzög. Parameter 1-72 S tartfunktion
[5] VVC+/ FLUX Rechtslauf
Parameter 1-76 S
I
m,n
tartstrom Parameter 2-20 B remse öffnen bei
Anwendungs­abhängig
Motorstrom Parameter 2-21 B remse schliessen bei
Hälfte des Nennschlupfs des Motors
Motordrehzahl
*=Werkseinstellung
Hinweise/Anmerkungen:
Tabelle 4.14 Mechanische Bremssteuerung
4.6.2 Mechanische Bremse in Hub- und Vertikalförderanwendungen
Der VLT® Decentral Drive FCD 302 besitzt eine mechanische Bremssteuerung, die speziell für Hubanwendungen ausgelegt ist. Die mechanische Bremse für Hub- und Vertikalförderanwendungen wird über Option [6] Mech. Bremse in Parameter 1-72 Startfunktion aktiviert. Der Hauptunterschied zur normalen mechanischen Bremssteuerung, bei der eine Relaisfunktion den Ausgangsstrom überwacht, besteht darin, dass die mechanische Bremsfunktion für Vertikalförder- und Hubanwendungen das Bremsrelais direkt steuern kann. Dies bedeutet, dass kein Strom für das Lüften der Bremse eingestellt wird, sondern das Drehmoment auf die geschlossene Bremse ausgeübt wird, bevor das Lüften definiert wird. Durch die direkte Drehmomentfestlegung ist die Konfiguration für Hubanwendungen weitaus unkomplizierter. Verwenden Sie Parameter 2-28 Verstärkungsfaktor, um eine schnellere Regelung beim Lösen der Bremse zu erzielen. Die Strategie der mechanischen Bremse für Vertikalförder- und Hubanwendungen basiert auf einem 3-stufigen Prozess, wobei Motorsteuerung und Lüften der Bremse synchronisiert werden, um ein möglichst reibungsloses Öffnen der Bremse zu erreichen.
MG04H303 Danfoss A/S © 05/2018 Alle Rechte vorbehalten. 73
Mech.Bremse
Relais
Drehmoment-Sollw.
Motor-drehzahl
Vormagnetis. Drehmomen-
trampenzeit P. 2-27
Drehmomentsollw. 2-26
Verstärkungsfaktor P. 2-28
Brems­freigabe­zeit P. 2-25
Rampe 1 Auf P. 3-41
Rampe 1 Ab P. 3-42
Stopp­verzögerung P. 2-24
Brems­verzögerung aktivieren P. 2-23
1 2 3
130BA642.12
II
B
Anwendungsbeispiele
VLT® Decentral Drive FCD 302
3-stufiger Prozess
1. Den Motor vormagnetisieren Um sicherzustellen, dass der Motor gehalten wird, und auch, um seine richtige Befestigung zu überprüfen, wird der Motor zuerst vormagnetisiert.
2. Drehmoment auf geschlossene Bremse ausüben Wenn die Last von der mechanischen Bremse gehalten wird, kann ihre Größe nicht ermittelt werden, sondern nur ihre Richtung. In dem Moment, in dem sich die Bremse öffnet, muss die Last vom Motor übernommen werden. Um diese Übernahme zu erleichtern, wird ein vom Anwender definiertes Drehmoment (Parameter 2-26 Drehmo- mentsollw.) in Hubrichtung angewendet. Dadurch wird der Drehzahlregler initialisiert, der schließlich die Last
44
übernimmt. Um den Verschleiß des Getriebes aufgrund von Spiel zu reduzieren, wird das Drehmoment beschleunigt.
3. Bremse öffnen Wenn das Drehmoment den in Parameter 2-26 Drehmomentsollw. festgesetzten Wert erreicht hat, wird die Bremse gelöst. Der in Parameter 2-25 Bremse lüften Zeit eingestellte Wert bestimmt die Verzögerung, bevor die Last freigegeben wird. Um so schnell wie möglich auf die Laststufe zu reagieren, die dem Lösen der Bremse folgt, kann der PID-Drehzahlregler durch Erhöhung der Proportionalverstärkung verstärkt werden.
Abbildung 4.5 Sequenz zum Lüften der Bremse bei mechanischer Bremsansteuerung für Vertikalförder- und Hubanwendungen I) Mech. Bremse Verzögerungszeit: Der Frequenzumrichter beginnt erneut ab der Position mechanische Bremse aktiviert. II) Stopp-Verzögerung: Wenn die Zeit zwischen aufeinander folgenden Starts kürzer ist als durch die Einstellung in Parameter 2-24 Stopp-Verzögerung festgelegt, startet der Frequenzumrichter ohne Betätigung der mechanischen Bremse (Reversierung).
Die Relais 1 und 2 können zur Steuerung der Bremse verwendet werden.
74 Danfoss A/S © 05/2018 Alle Rechte vorbehalten. MG04H303
121212 121212 55 53
271918 333229 50 54
202020 202020 55 42
A
+24V
B
GND
130BC995.10
1
B
A
B
A
130BA646.10
RECHTS
LINKS
Anwendungsbeispiele Projektierungshandbuch
4.7 Drehgeber
Diese Anleitung soll die Konfiguration der Drehgeberver­bindung mit dem Frequenzumrichter erleichtern. Vor der Konfiguration des Drehgebers werden die Grundeinstel­lungen für eine Drehzahlregelung mit Rückführung gezeigt.
Abbildung 4.6 Drehgeberverbindung zum Frequenzumrichter
4.7.1 Drehgeberrichtung
Die Drehrichtung des Drehgebers hängt von der Auswertung der Pulse durch den Frequenzumrichter ab.
Auswertung im Rechtslauf bedeutet, dass sich der
A-Kanal 90 elektrische Grad vor Kanal B befindet.
Auswertung im Linkslauf bedeutet, dass sich der
B-Kanal 90 elektrische Grad vor Kanal A befindet.
Die Drehrichtung bezieht sich auf den Blick von vorne auf das Wellenende.
4.8 Frequenzumrichtersystem mit Rückführung
Ein Frequenzumrichtersystem mit PID-Regelung besteht in der Regel aus Elementen wie:
Motor.
Zusätzliche Geräte:
- Getriebe
- Mechanische Bremse
Frequenzumrichter
Drehgeber als Rückführung.
Bremswiderstand für dynamische Bremse.
Kupplung.
Belastung
Anwendungen mit mechanischer Bremsansteuerung erfordern häufig auch einen Bremswiderstand für genera­torisches Bremsen.
4 4
Abbildung 4.7 24-V-Inkrementalgeber mit einer maximalen Kabellänge von 5 m (16,4 ft)
MG04H303 Danfoss A/S © 05/2018 Alle Rechte vorbehalten. 75
130BC996.10
3 4
7
5
6
ON
WARNING
ALARM
Bus MS NS2NS1
1 2
. . . . . .
Par. 13-11 Comparator Operator
Par. 13-43 Logic Rule Operator 2
Par. 13-51 SL Controller Event
Par. 13-52 SL Controller Action
130BB671.13
Coast Start timer Set Do X low Select set-up 2 . . .
Running Warning Torque limit Digital input X 30/2 . . .
= TRUE longer than..
. . . . . .
Anwendungsbeispiele
VLT® Decentral Drive FCD 302
Smart Logic Control
4.9
Der SLC ist im Wesentlichen eine Folge benutzerdefinierter Aktionen (siehe Parameter 13-52 SL-Controller Aktion [x]), die ausgeführt werden, wenn das zugehörige Ereignis (siehe Parameter 13-51 SL-Controller Ereignis [x]) vom SLC als Wahr ermittelt wird. Die Bedingung für ein Ereignis kann ein bestimmter Status sein oder wenn der Ausgang einer Logikregel oder eines
44
Vergleicher-Funktion wahr wird. Dies führt zu einer zugehörigen Aktion, wie in Abbildung 4.9 abgebildet.
Pos. Beschreibung
1 Geber­2 Mechanische Bremse 3 Motor 4 Getriebe 5 Kupplungen 6 Bremswiderstand 7 Last
Abbildung 4.8 Basiseinstellung für Drehzahlregelung mit Istwertrückführung
Abbildung 4.9 Aktueller Steuerstatus/Ereignis und Aktion
Ereignisse und Aktionen sind jeweils nummeriert und paarweise verknüpft (Zustände). Wenn also Ereignis [0] erfüllt ist (d. h. WAHR ist), wird die Aktion [0] ausgeführt. Danach werden die Bedingungen von Ereignis [1] ausgewertet, und wenn WAHR, wird Aktion [1] ausgeführt usw. Es wird jeweils nur ein Ereignis ausgewertet. Ist das Ereignis FALSCH, wird während des aktuellen Abtastin­tervalls keine Aktion (im SLC) ausgeführt und es werden keine anderen Ereignisse ausgewertet. Dies bedeutet, dass der SLC, wenn er startet, Ereignis [0] (und nur Ereignis [0]) in jedem Abtastintervall auswertet. Nur wenn Ereignis [0] als WAHR bewertet wird, führt der SLC Aktion [0] aus und beginnt, das Ereignis auszuwerten. Sie können 1 bis 20 Ereignisse und Aktionen programmieren.
76 Danfoss A/S © 05/2018 Alle Rechte vorbehalten. MG04H303
130BA062.13
Zustand 1 Ereignis 1/ Aktion 1
Zustand 2 Ereignis 2/ Aktion 2
Start Ereignis P13-01
Zustand 3 Ereignis 3/ Aktion 3
Zustand 4 Ereignis 4/ Aktion 4
Stop Ereignis P13-02
Stop Ereignis P13-02
Stop Ereignis P13-02
Par. 13-11 Comparator Operator
=
TRUE longer than.
. . .
. . .
Par. 13-10 Comparator Operand
Par. 13-12 Comparator Value
130BB672.10
. . . . . .
. . . . . .
Par. 13-43 Logic Rule Operator 2
Par. 13-41 Logic Rule Operator 1
Par. 13-40 Logic Rule Boolean 1
Par. 13-42 Logic Rule Boolean 2
Par. 13-44 Logic Rule Boolean 3
130BB673.10
FC
+24 V
+24 V
D IN
D IN
D IN
COM
D IN
D IN
D IN
D IN
+10 V
A IN
A IN
COM
A OUT
COM
R1R2
12
13
18
19
20
27
29
32
33
37
50
53
54
55
42
39
01
02
03
04
05
06
130BB839.10
Anwendungsbeispiele Projektierungshandbuch
Wenn das letzte Ereignis/die letzte Aktion durchgeführt
Anwendungsbeispiel
wurde, startet die Sequenz ausgehend von Ereignis [0]/ Aktion [0] erneut. Abbildung 4.10 zeigt ein Beispiel mit drei Ereignissen/Aktionen:
Abbildung 4.10 Beispiel - interne Stromregelung
Vergleicher
Vergleicher dienen zum Vergleichen von Betriebsvariablen (z. B. Ausgangsfrequenz, Ausgangsstrom, Analogeingang usw.) mit festen Sollwerten.
Abbildung 4.11 Vergleicher
Logikregeln
Parameter zur freien Definition von binären Verknüpfungen (boolesch). Es ist möglich, 3 boolesche Zustände in einer Logikregel über UND, ODER und NICHT miteinander zu verknüpfen. Das Ergebnis (WAHR/FALSCH) können Sie von Timern, Vergleichern, Digitaleingängen, Statusbits und Ereignissen verwenden.
Parameter
Funktion Einstellung
Parameter 4-30 D
[1] Warnung rehgeberüber­wachung Funktion Parameter 4-31 D
100 U/min
rehgeber max. Fehlabweichung Parameter 4-32 D
5 s
rehgeber Timeout-Zeit Parameter 7-00 D
[2] MCB 102 rehgeberrück­führung Parameter 17-11 I
1024*
nkremental Auflösung [Pulse/U] Parameter 13-00
[1] On Smart Logic Controller Parameter 13-01
[19] Warnung SL-Controller Star t Parameter 13-02 SL-Controller
[44] [Reset]-
Taste Stopp Parameter 13-10 Vergleicher-
[21] Nr. der
Warnung Operand Parameter 13-11
[1] ≈* Vergleicher­Funktion Parameter 13-12
90
Vergleicher-Wert Parameter 13-51 SL-Controller
[22]
Vergleicher 0 Ereignis Parameter 13-52 SL-Controller Aktion Parameter 5-40 R elaisfunktion
[32] Digital-
ausgang A-
AUS
[80] SL-
Digitalausgan
g A
4 4
Abbildung 4.12 Logikregeln
MG04H303 Danfoss A/S © 05/2018 Alle Rechte vorbehalten. 77
Anwendungsbeispiele
Parameter
*=Werkseinstellung
Hinweise/Anmerkungen:
Wenn der Grenzwert der Drehgeberüberwachung überschritten wird, wird
Warnung 90 Istwertüberwachung
ausgegeben. Der SLC überwacht Warnung 90, und
44
wenn diese Warnung WAHR wird, wird Relais 1 ausgelöst. Externe Geräte können dann anzeigen, dass ggf. eine Wartung erforderlich ist. Wenn der Istwertfehler innerhalb von 5 s wieder unter diese Grenze fällt, läuft der Frequenzum­richter weiter, und die Warnung wird ausgeblendet. Relais 1 bleibt hingegen ausgelöst, bis Sie [Reset] auf dem LCP drücken.
VLT® Decentral Drive FCD 302
Tabelle 4.15 Verwendung von SLC zur Einstellung eines Relais
78 Danfoss A/S © 05/2018 Alle Rechte vorbehalten. MG04H303
130BD549.11
Max.I
out
(%)
at T
AMB, MAX
Altitude (m)
FCD
enclosure
T
at 100% I
out
D
100%
91%
82%
0 K
-5 K
-9 K
1000 2000 3000
AMB, MAX
(K)
3280 6561 9842 Altitude (ft)
Besondere Betriebsbedingung... Projektierungshandbuch
5 Besondere Betriebsbedingungen
Unter einigen besonderen Bedingungen, bei denen der Betrieb des Frequenzumrichters schwieriger ist, müssen Sie die Leistungsreduzierung berücksichtigen. Bei bestimmten Bedingungen muss die Leistungsreduzierung manuell erfolgen. Unter anderen Bedingungen führt der Frequenzumrichter bei Bedarf automatisch eine Leistungsreduzierung durch. Dies soll ein ordnungsgemäßes Funktionieren in kritischen Phasen sicherstellen, in denen die Alternative eine Abschaltung sein könnte.
5.1 Manuelle Leistungsreduzierung
Manuelle Leistungsreduzierung müssen Sie in folgenden Fällen in Betracht ziehen:
Luftdruck – für Installationen in Höhenlagen über
1000 m (3280 ft).
Motordrehzahl – bei Dauerbetrieb mit niedriger
Drehzahl in Anwendungen mit konstantem Drehmoment
Umgebungstemperatur – relevant für
Umgebungstemperaturen über 40 °C (104 °F)
Fragen Sie Danfoss nach dem Anwendungshinweis mit Tabellen und weiteren Erläuterungen. An dieser Stelle wird nur der Betrieb mit niedrigen Motordrehzahlen beschrieben.
5.1.1 Leistungsreduzierung wegen niedrigem Luftdruck
Bei niedrigerem Luftdruck nimmt die Kühlfähigkeit der Luft ab.
Unterhalb einer Höhe von 1000 m (3280 ft) ist keine Leistungsreduzierung erforderlich. Oberhalb von 1000 m (3280 ft) muss die Umgebungstemperatur (T max. Ausgangsstrom (I
) entsprechend dem Diagramm in
out
Abbildung 5.1 reduziert werden.
) oder der
AMB
Abbildung 5.1 Höhenabhängige Reduzierung des Ausgangs­stroms bei T Höhen über 2000 m wenden Sie sich bezüglich der PELV (Schutzkleinspannung – Protective extra low voltage) an Danfoss.
Eine Alternative ist die Reduzierung der Umgebungstem­peratur und die Sicherstellung von 100 % Ausgangsstrom bei großen Höhen. Zur Veranschaulichung, wie sich die Grafik lesen lässt, wird die Situation bei 2.000 m (6561 ft) Höhe für einen 3-kW-Frequenzumrichter (4 HP) mit T
MAX
36 °C (96,8 °F) (T nennstroms verfügbar. Bei einer Temperatur von 41,7 °C (107 °F) sind 100% des Ausgangsnennstroms verfügbar.
5.1.2 Leistungsreduzierung beim Betrieb
Wenn ein Motor an den Frequenzumrichter angeschlossen ist, muss für eine ausreichende Motorkühlung gesorgt sein. Der Grad der Erwärmung hängt von der Last am Motor sowie von der Betriebsdrehzahl und -dauer ab.
für den VLT® Decentral Drive FCD 302. Bei
AMB, MAX
AMB,
= 40 °C (104 °F) dargestellt. Bei einer Temperatur von
- 3,3 K) sind 91 % des Ausgangs-
AMB, MAX
mit niedriger Drehzahl
5 5
Anwendungen mit konstantem Drehmoment (CT-Modus)
In Anwendungen mit konstantem Drehmoment kann im niedrigen Drehzahlbereich ein Problem auftreten. Bei Anwendungen mit konstantem Drehmoment kann es bei niedriger Drehzahl aufgrund einer geringeren Kühlleistung des Motorlüfters zu einer Überhitzung des Motors kommen. Soll der Motor kontinuierlich mit weniger als der Hälfte der Nenndrehzahl laufen, so müssen Sie dem Motor zusätzliche Kühlluft zuführen (oder es ist ein für diese Betriebsart geeigneter Motor zu verwenden).
MG04H303 Danfoss A/S © 05/2018 Alle Rechte vorbehalten. 79
110%
100%
60%
80%
40%
20%
0
0
2 4 6 8 10
12 14
16
I (%)
out
f
sw
(kHz)
40 C
0
45 C
0
50 C
0
130BD210.10
110%
100%
60%
80%
40%
20%
0
0
2 4 6 8 10
12 14
16
I (%)
out
f
sw
(kHz)
40 C
0
45 C
0
50 C
0
130BD211.10
110%
100%
60%
80%
40%
20%
0
0
2 4 6 8 10
12 14
16
I (%)
out
f
sw
(kHz)
40 C
0
45 C
0
50 C
0
130BD208.10
110%
100%
60%
80%
40%
20%
0
0
2 4 6 8 10
12 14
16
I (%)
out
f
sw
(kHz)
40 C
0
45 C
0
50 C
0
130BD209.10
Besondere Betriebsbedingung...
VLT® Decentral Drive FCD 302
Eine Alternative ist, die Belastung des Motors durch die
SFAVM - Statorfrequenz Asynchron Vector Modulation
Auswahl eines größeren Motors zu reduzieren, was jedoch durch die Leistungsgröße des Frequenzumrichters eingeschränkt ist.
Anwendungen mit variablem (quadratischem) Drehmoment (VT)
Bei Anwendungen mit variablem Drehmoment (z. B. Zentri­fugalpumpen und Lüfter), bei denen das Drehmoment in quadratischer und die Leistung in kubischer Beziehung zur Drehzahl steht, ist keine Steigerung der Kühlung oder der Leistungsreduzierung des Motors erforderlich.
55
5.1.3 Umgebungstemperatur
Abbildung 5.3 Leistungsreduzierung von I T
für FCD 302 0,37–0,55–0,75 kW, bei SFAVM
AMB, MAX
für abweichende
out
Diagramme werden einzeln für 60°AVM und SFAVM aufgeführt. 60° AVM schaltet nur 2/3 der Zeit, während SFAVM während des gesamten Zeitraums schaltet. Die
5.1.3.2 Leistungsgröße 1,1–1,5 kW
maximal zulässige Taktfrequenz liegt bei 16 kHz für 60° AVM und 10 kHz für SFAVM. Die diskreten Taktfrequenzen werden in Tabelle 5.1 dargestellt.
Schaltmo dus
60° AVM
2 2,5 3 3,54 5 6 7 8 10 12 14 16
Diskrete Taktfrequenzen
60° AVM - Pulsbreitenmodulation
SFAVM 2 2,5 3 3,54 5 6 7 8 10 –
Tabelle 5.1 Diskrete Taktfrequenzen
5.1.3.1 Leistungsgröße 0,37–0,75 kW
60° AVM - Pulsbreitenmodulation
Abbildung 5.2 Leistungsreduzierung von I T
für FCD 302 0,37–0,55–0,75 kW, bei 60° AVM
AMB, MAX
für abweichende
out
Abbildung 5.4 Leistungsreduzierung von I T
für FCD 302 1,1–1,5 kW, bei 60° AVM
AMB, MAX
für abweichende
out
SFAVM - Statorfrequenz Asynchron Vector Modulation
Abbildung 5.5 Leistungsreduzierung von I T
für FCD 302 1,1–1,5 kW, bei SFAVM
AMB, MAX
für abweichende
out
80 Danfoss A/S © 05/2018 Alle Rechte vorbehalten. MG04H303
110%
100%
60%
80%
40%
20%
0
0
2 4 6 8 10
12 14
16
I (%)
out
f
sw
(kHz)
40 C
0
45 C
0
50 C
0
130BD206.10
110%
100%
60%
80%
40%
20%
0
0
2 4 6 8 10
12 14
16
I (%)
out
f
sw
(kHz)
40 C
0
45 C
0
50 C
0
130BD207.10
Besondere Betriebsbedingung... Projektierungshandbuch
5.1.3.3 Leistungsgröße 2,2–3,0 kW
60° AVM - Pulsbreitenmodulation
Abbildung 5.6 Leistungsreduzierung von I T
für FCD 302 2,2–3,0 kW, bei 60° AVM
AMB, MAX
SFAVM - Statorfrequenz Asynchron Vector Modulation
für abweichende
out
5.2 Automatische Leistungsreduzierung
Der Frequenzumrichter prüft beständig, ob die folgenden Parameter ein kritisches Niveau aufweisen:
Kritisch hohe Temperatur an Steuerkarte oder
Kühlkörper
Hohe Motorbelastung
Hohe Zwischenkreisspannung
Niedrige Motordrehzahl
Als Reaktion auf einen kritischen Wert passt der Frequen­zumrichter die Taktfrequenz an. Bei kritisch hohen internen Temperaturen und niedriger Motordrehzahl kann der Frequenzumrichter ebenfalls den PWM-Schaltmodus auf SFAVM setzen.
HINWEIS
Die automatische Leistungsreduzierung erfolgt anders, wenn Parameter 14-55 Ausgangsfilter auf [2] Fester Sinusfilter programmiert ist.
Die automatische Leistungsreduzierung besteht aus Beträgen einzelner Funktionen, die den Bedarf ermitteln. Ihre Wechselbeziehung ist in Abbildung 5.9 grafisch dargestellt.
5 5
Abbildung 5.7 Leistungsreduzierung von I T
für FCD 302 2,2–3,0 kW, bei SFAVM
AMB, MAX
für abweichende
out
MG04H303 Danfoss A/S © 05/2018 Alle Rechte vorbehalten. 81
CTRL/ Modulation Limit
f
SW
Setting
from LCP
f
SW, ref
f
SW
(load)
f
SW
(UDC)
f
SW
( fm )
f
SW
(T)
Ramp
PWM
PWM (T)
PWM (f)
Protection
ag
f
SW, ref
f
SW, ref
130BD550.10
70%
f
sw
160%
I
m
16 kHz @ 60PWM 10 kHz @ SFAVM
10 kHz @ 60PWM 7 kHz @ SFAVM
CTRL/
modul ation
limi t
f
sw
setting
from LCP
f
sw, ref
f
sw, I
f
sw, UD C
fmot
or
[
H z
]
fs w
[
kH
z
]
1 0
SF AV
M only
1 5
3.9 4 9.9
f
s
w
,
f
m
2
, f
s w
,
f m
3
f
s
w
,
f m
4
f
s w
,
f
m
1
f
sw
U
DC,TRIP
U
DC
Requested f
sw
U
DC, START DERATING
PWM
fmotor[Hz]
SFAVM
60PWM
optional
80%-86% of fmotor,nom
10Hz-15Hz
T
AMB
T
PWM SWITCH
60PWM
SFAVM
τ
2
τ
1
T
AMB
High warning
Low warning
f
sw
f
sw, fs
f
sw , TAS
f
s
Ramp
f
sw, DSP
fsw(I
load
) fsw(UDC)
fsw(fm)
fsw(T)
PWM(T)
PWM(fs)
PWM
130BB971.10
Protection flag (drop to f
sw,min
immediately)
Besondere Betriebsbedingung...
VLT® Decentral Drive FCD 302
HINWEIS
Im Modus mit festem Sinusfilter unterscheidet sich die Struktur. Siehe Kapitel 5.2.1 Modus mit festem Sinusfilter.
55
Abbildung 5.8 Funktionsblock Automatische Leistungsreduzierung
Abbildung 5.9 Wechselbeziehung zwischen den Beiträgen der automatischen Leistungsreduzierung
Die Taktfrequenz wird zuerst aufgrund des Motorstroms reduziert, gefolgt von Zwischenkreisspannung, Motorfrequenz und Temperatur. Wenn in einem Schritt mehrere Leistungsreduzierungen stattfinden, entspricht die resultierende Taktfrequenz dem Ergebnis, das bei lediglich der größten Leistungsreduzierung aufgetreten wäre (die Leistungsreduzierungen sind nicht kumulativ). Jede dieser Funktionen wird in den folgenden Abschnitten beschrieben.
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TAS limit
fm limit
LCP
setting
Contr ol /
Modulation
limi t
Ramp
Protection ag
( drop to fswmin
immediately )
Fsw, DSP
SFA VM 60 PWM
fsw, ref
fsw, TAS
fsw, fm
1[ms] DSP task
1[ms] task time of microcontroller
Fsw, LCP
fsw, max
fsw, minor
130BB972.11
Besondere Betriebsbedingung... Projektierungshandbuch
5.2.1 Modus mit festem Sinusfilter
Wird der Frequenzumrichter mit einem Sinusfilter mit fester Frequenz betrieben, wird die Taktfrequenz aufgrund des Motorstroms oder der Zwischenkreisspannung nicht reduziert. Die Taktfrequenz wird weiterhin aufgrund der Motorfrequenz und -temperatur reduziert; die Reihenfolge dieser beiden Vorgänge wird jedoch umgekehrt. Beachten Sie, dass die auf der Motorfrequenz basierende Leistungsreduzierung in dieser Situation nichts bewirkt, sofern der Parameter LC_Low_Speed_Derate_Enable PUD des Frequenzumrichters nicht auf „Wahr“ gesetzt ist. Zudem unterscheidet sich die Funktion der auf der Temperatur basierenden Leistungsreduzierung geringfügig. Im Modus mit festem Sinusfilter wird eine andere Protection Mode-Taktfrequenz an das DSP gesendet.
5 5
Abbildung 5.10 Der Taktfrequenz-Begrenzungsalgorithmus beim Betrieb des Frequenzumrichters mit einem Sinusfilter mit fester Frequenz
MG04H303 Danfoss A/S © 05/2018 Alle Rechte vorbehalten. 83
70%
f
sw
160%
I
m
16 kHz @ 60 PWM 10 kHz @ SFAVM
10 kHz @ 60PWM 7 kHz @ SFAVM
130BB973.10
f
sw
U
DC,TRIP
U
DC
Requested f
sw
U
DC, START DERATING
130BB974.10
PWM
fmotor[Hz]
SFAVM
60 PWM
optional
80%-86% of fmotor,nom
10Hz-15Hz
130BC143.10
fsw [kHz]
10
SFAVM only
153.9 4 9.9
f
sw,fm2
, f
sw,fm3
f
sw,fm4
f
sw,fm1
130BB975.10
T
AMB
T
PWM SWITCH
60PWM
SFAVM
130BC142.10
τ
2
τ
1
T
AMB
High warning
Low warning
f
sw
130BB976.10
fsw [kHz]
Iout [%]
I1
I2
f1
f2
130BB977.10
Besondere Betriebsbedingung...
5.2.2 Übersichtstabelle
VLT® Decentral Drive FCD 302
Hintergrund für Leistungsreduzierung
I
load
Udc
PWM – Funktionen zur Justierung des Schaltmodus
Keine automatische Leistungsreduzierung
Keine automatische Leistungsreduzierung
fsw – Funktionen zur Reduzierung der Taktfrequenz
55
f
s
T
Tabelle 5.2 Übersicht – Leistungsreduzierung
5.2.3 Hohe Motorbelastung
Die Taktfrequenz wird entsprechend dem Motorstrom automatisch justiert. Wenn ein bestimmter Prozentwert der HO-Motornennbe­lastung erreicht wird, wird die Taktfrequenz reduziert. Dieser Prozentwert ist für jede Baugröße unterschiedlich, und im EEPROM ist neben den anderen Punkten, die die Leistungsreduzierung begrenzen, ein Wert codiert.
84 Danfoss A/S © 05/2018 Alle Rechte vorbehalten. MG04H303
Abbildung 5.11 Leistungsreduzierung der Taktfrequenz entsprechend der Motorbelastung. f1, f2, I1 und I2 sind im EEPROM codiert.
Im EEPROM hängen die Grenzen vom Modulationsmodus ab. Bei 60° AVM sind f1 und f2 höher als für SFAVM. I1 und I2 sind vom Modulationsmodus unabhängig.
fsw [kHz]
Udc [V ]
U2
U1
f1
f2
130BB978.10
PWM
fm[Hz]
SFAVM
60PWM
optional
fm,switch2fm,switch1
130BB979.10
fm [HZ]
fsw [kHz]
fm4
SFAVM only
fm5 (fm, switch 1)fm1 fm2 fm3
f
sw,fm2
,
f
sw,fm3
f
sw,fm 4
f
sw,fm1
Is< K
Is1*Inom ,h o
K
Is1*Inom,ho
<= Is< K
Is2*Inom,ho
Is>= K
Is2*Inom,ho
130BB980.10
Besondere Betriebsbedingung... Projektierungshandbuch
5.2.4 Hohe Zwischenkreisspannung
Die Taktfrequenz wird entsprechend der Spannung im Zwischenkreis automatisch justiert. Wenn der Zwischenkreis eine gewisse Größe erreicht, wird die Taktfrequenz reduziert. Die Punkte, die die Leistungsre­duzierung begrenzen, sind für jede Baugröße unterschiedlich und sind im EEPROM codiert.
Abbildung 5.12 Reduzierung der Taktfrequenz entsprechend der Spannung im Zwischenkreis. f1, f2, U1 und U2 sind im EEPROM codiert.
Im EEPROM hängen die Grenzen vom Modulationsmodus ab. Bei 60° AVM sind f1 und f2 höher als für SFAVM. U1 und U2 sind vom Modulationsmodus unabhängig.
5.2.5 Niedrige Motordrehzahl
Dies bedeutet, dass sich die erwartete Lebensdauer der Komponente bei kleinen Statorfrequenzen verkürzt, wenn keine Kompensation verwendet wird. Daher kann die Taktfrequenz bei geringen Werten der Statorfrequenz, bei denen die Temperaturschwankungen hoch sind, reduziert werden, um die Spitzentemperatur und somit die Tempera­turschwankungen zu reduzieren. Bei VT-Anwendungen ist der Laststrom bei kleinen Statorf­requenzen relativ gering, und die Temperaturschwankungen sind somit nicht so groß wie bei CT-Anwendungen. Aus diesem Grund wird auch der Laststrom berücksichtigt.
5 5
Abbildung 5.14 Schwankungen der Taktfrequenz (fsw) für verschiedene Statorfrequenzen (fm)
Die Option der PWM-Strategie hängt von der Stator­frequenz ab. Zur Vermeidung, dass dasselbe IGBT zu lange leitet (thermische Betrachtung), wird fm, switch1 als minimale Statorfrequenz für 60° PWM festgelegt, während fm, switch2 als maximale Statorfrequenz für SFAVM zum Schutz des Frequenzumrichters festgelegt wird. 60° PWM unterstützt die Reduzierung des Wechselrichterverlusts über f
, da der Schaltverlust durch den Wechsel von
m, switch1
SFAVM zu 60° AVM um 1/3 reduziert wird.
Abbildung 5.13 Reduzierung des Wechselrichterverlusts
Die Form der Durchschnittstemperatur ist unabhängig von der Statorfrequenz konstant. Die Spitzentemperatur folgt jedoch der Form des Ausgangsstroms für kleine Statorfre­quenzen und bewegt sich in Richtung der Durchschnittstemperatur für eine ansteigende Statorfrequenz. Dies führt zu höheren Temperaturschwankungen bei kleinen Statorfrequenzen.
Die Punkte, die die Leistungsreduzierung begrenzen, sind für jede Baugröße unterschiedlich und sind im EEPROM codiert.
HINWEIS
Der VLT® Decentral Drive FCD 302 reduziert den Strom niemals automatisch. Eine automatische Leistungsredu­zierung bezieht sich auf die Anpassung der Taktfrequenz und des Schaltmodus.
Bei VT-Anwendungen wird der Laststrom vor der Reduzierung der Taktfrequenz bei niedriger Motordrehzahl berücksichtigt.
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TasTRefHigh
TasTRefNormal
TasTHys
fswMax
fswMin
T [ºC]
fsw [kHz]
Time
Δt
130BB981.10
Δt
Δt
PWM
60 PWM
10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110
20
40
60
80
100
120
0
v %
T %
0
1) 130BA893.10
Besondere Betriebsbedingung...
VLT® Decentral Drive FCD 302
5.2.6 Hoch intern
Leistungsreduzierung beim Betrieb mit
5.3 niedriger Drehzahl
Die Taktfrequenz wird entsprechend der Steuerkarten- und Kühlkörpertemperatur reduziert. Diese Funktion wird gelegentlich auch als temperaturadaptiveTaktfrequenz­funktion (TAS) bezeichnet.
Wenn ein Motor an den Frequenzumrichter angeschlossen ist, muss für eine ausreichende Motorkühlung gesorgt sein. Der Grad der Erwärmung hängt von der Last am Motor sowie von der Betriebsdrehzahl und -dauer ab.
HINWEIS
Abbildung 5.15 zeigt eine Temperatur, die die Leistungs-
reduzierung beeinflusst. Tatsächlich sind 2 begrenzende Temperaturen vorhanden: Steuerkartentemperatur und
55
Kühlkörpertemperatur. Beide verfügen über eigene Regeltemperaturen.
Abbildung 5.15 Taktfrequenzreduzierung aufgrund einer hohen Temperatur
HINWEIS
dt ist 10 s, wenn die Steuerkarte zu heiß ist, jedoch 0 s, wenn der Kühlkörper zu heiß ist (kritischer).
Anwendungen mit konstantem Drehmoment (CT-Modus)
In Anwendungen mit konstantem Drehmoment kann im niedrigen Drehzahlbereich ein Problem auftreten. Bei Anwendungen mit konstantem Drehmoment kann es bei niedrigen Drehzahlen aufgrund einer geringeren Kühlleistung des Motorlüfters zu einer Überhitzung des Motors kommen. Soll der Motor kontinuierlich mit weniger als der Hälfte der Nenndrehzahl laufen, so müssen Sie dem Motor zusätzliche Kühlluft zuführen (oder es ist ein für diese Betriebsart geeigneter Motor zu verwenden). Eine Alternative ist, die Belastung des Motors durch die Auswahl eines größeren Motors zu reduzieren, was jedoch durch die Leistungsgröße des Frequenzumrichters eingeschränkt ist.
Anwendungen mit variablem (quadratischem) Drehmoment (VT)
In Anwendungen mit variablem Drehmoment (z. B. Zentri­fugalpumpen und Lüfter), in denen das Drehmoment in quadratischer und die Leistung in kubischer Beziehung zur Drehzahl steht, Bei diesen Anwendungen ist eine zusätzliche Kühlung oder Leistungsreduzierung des Motors nicht erforderlich. In Abbildung 5.16 liegt die typische Kurve für das variable Drehmoment in allen Drehzahlbe­reichen unter dem maximalen Drehmoment bei Leistungsreduzierung und dem maximalen Drehmoment bei Zwangskühlung.
Die Warnung hoch kann nur für eine gewisse Zeit verletzt werden, bevor der Frequenzumrichter abschaltet.
5.2.7 Strom
Die Funktion der endgültigen Leistungsreduzierung ist eine Leistungsreduzierung des Ausgangsstroms aufgrund von hohen Temperaturen. Diese Berechnung wird nach den Berechnungen für die Leistungsreduzierung der Taktfrequenz durchgeführt. Dies führt zu einem Versuch, die Temperaturen zu senken, indem zunächst die Taktfrequenz und anschließend der Ausgangsstrom reduziert wird. Die Stromreduzierung wird nur durchgeführt, wenn das Gerät darauf programmiert ist, in Übertemperatursituationen zu reduzieren. Falls der Benutzer eine Abschaltfunktion für Übertemperatursitua­tionen ausgewählt hat, wird der Stromreduzierungsfaktor nicht gesenkt.
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Pos. Beschreibung
‒‒‒‒‒‒‒‒ Maximales Drehmoment ─ ─ ─ ─ Typisches Drehmoment bei variabler Last
Abbildung 5.16 VT-Anwendungen – Max. Last eines Standard­motors bei 40 °C (104 °F)
Besondere Betriebsbedingung... Projektierungshandbuch
HINWEIS
Im übersynchronen Drehzahlbetrieb nimmt das verfügbare Motordrehmoment umgekehrt proportional zur Drehzahlerhöhung ab. Dies muss in der Auslegungsphase beachtet werden, um eine Motorüber­lastung zu vermeiden.
5 5
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Position 2 4 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 39 39
F C D 3 0 2 P T 4 H 1 X A B X X X X X D
1 3 5
130BB797.10
6
Typencode und Auswahlhilfe
VLT® Decentral Drive FCD 302
6 Typencode und Auswahlhilfe
6.1 Typencodebeschreibung
Position Beschreibung Optionen
01–03 Produktgruppe FCD Decentral Drive 04–06 Frequenzumrichter-Serie 302 Erweiterte Leistung
PK37 0,37 kW PK55 0,55 kW/0,75 HP PK75 0,75 kW/1,0 HP
07–10 Nennleistung
11–12 Phasen, Netzspannung
13–15 Gehäuse
16–17 EMV-Filter H1 EMV-Filter, Klasse A1/C2
18 Bremse
19 Hardwarekonfiguration
20 Halterungen
21 Gewinde
22 Schalteroption
23 Display
P1K1 1,1 kW/1,5 HP P1K5 1,5 kW/2,0 HP P2K2 2,2 kW/3,0 HP P3K0 3,0 kW/4,0 HP (nur große Bauform) PXXX Nur Installationskasten (ohne Leistungsteil) T 3-phasig 4 380–480 V AC
Standardausführung Schwarz –
B66
IP66/Type 4X Standardausführung Weiß –
W66
IP66/Type 4X Hygienische Ausführung Weiß –
W69
IP66K
X Keine Bremse S Versorgung Bremschopper + mechanische Bremse 1 Komplettprodukt, kleine Bauform, Einzelmontage 3 Komplettprodukt, große Bauform, Einzelmontage X Frequenzumrichterteil, kleine Bauform (kein Installationskasten) Y Frequenzumrichterteil, große Bauform (kein Installationskasten) R Installationskasten, kleine Bauform, Einzelmontage (kein Frequenzumrichterteil) T Installationskasten, große Bauform, Einzelmontage (kein Frequenzumrichterteil) X Keine Halterungen E Flachhalterungen F Halterungen (40 mm) X Kein Installationskasten M Metrische Gewinde X Keine Schalteroption E Wartungsschalter am Netzeingang F Wartungsschalter am Motorausgang L Trennschalter und Netztrenner, Durchschleifklemmen (nur große Bauform)
Wartungsschalter am Netzeingang mit zusätzlichen Durchschleifklemmen (nur große
K
Bauform) X Kein Displaystecker (kein Installationskasten) C Mit Displaystecker
88 Danfoss A/S © 05/2018 Alle Rechte vorbehalten. MG04H303
Typencode und Auswahlhilfe Projektierungshandbuch
Position Beschreibung Optionen
X Keine Sensorstecker
24 Sensorstecker
25 Motorstecker X Kein Motorstecker 26 Netzstecker X Kein Netzstecker
27 Feldbusstecker
28 Reserviert X Zur zukünftigen Verwendung
29–30 A-Option
31–32 B-Option
33–37 Reserviert XXXXX Zur zukünftigen Verwendung
38–39 D-Option
E Direktmontage 4 x M12: 4 Digitaleingänge F Direktmontage 6 x M12: 4 Digitaleingänge, 2 Relaisausgänge
X Kein Feldbusstecker E M12 Ethernet P M12 PROFIBUS
AX Keine A-Option A0 PROFIBUS DP AN EtherNet/IP AL PROFINET BX Keine B-Option BR Drehgeberoption BU Resolver-Option BZ Sicherheits-SPS-Schnittstelle
DX Keine D-Option D0 Externe 24 V DC Versorgung
6
6
Abbildung 6.1 Typencodebeschreibung
Nicht alle Optionen sind für jede Varianten des VLT® Decentral Drive FCD 302 erhältlich. Um zu bestätigen, ob die richtige Version erhältlich ist, gehen Sie bitte zum Antriebskonfigurator im Internet: vltconfig.danfoss.com/.
HINWEIS
A- und D-Optionen für den FCD 302 sind in die Steuerkarte integriert. Verwenden Sie keine steckbaren Optionen für Frequenzumrichter. Bei einer späteren Nachrüstung müssen Sie die gesamte Steuerkarte austauschen. B-Optionen sind steckbar, da diese dasselbe Konzept wie bei Frequenzumrichtern verwenden.
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Typencode und Auswahlhilfe
VLT® Decentral Drive FCD 302
6.2 Bestellnummern
6.2.1 Bestellnummern: Zubehör
Zubehör Beschreibung Bestellnummer
Halterungen, verlängert Halterungen (40 mm) 130B5771 Halterungen Flachhalterungen 130B5772 LCP-Kabel Vorkonfektioniertes Kabel zur Verwendung zwischen Frequenzumrichter und LCP 130B5776 Bremswiderstand 1750 Ω 10 W/100 % Bremswiderstand 350 Ω 10 W/100 %
VLT® Control Panel LCP 102 Entlüftungsmembran, Goretex Verhindert Kondensation im Schaltschrank/Gehäuse 175N2116 Chassis-Bausatz aus Edelstahl, M16 Edelstahl 130B5833
Zum Einbau in einem Installationskasten unter Motorklemmen 130B5778 Zum Einbau in einem Installationskasten unter Motorklemmen 130B5780 Grafisches LCP zur Programmierung und Anzeige 130B1078
6
Tabelle 6.1 Bestellnummern: Zubehör
6.2.2 Bestellnummern: Ersatzteile
Ersatzteile Beschreibung Bestellnummer
Schutzabdeckung Schutzabdeckung aus Kunststoff für das Wechselrichterteil 130B5770 Dichtung Dichtung zwischen Installationskasten und Wechselrichterteil 130B5773 Beutel mit Zubehör Reserve-Zugentlastungsklemmen und Schrauben zum Schirmabschluss 130B5774 Wartungsschalter Reserveschalter für Netz- oder Motortrennung 130B5775 LCP-Stecker Reservestecker zur Montage im Installationskasten 130B5777 Hauptanschlussplatine Zum Einbau im Installationskasten 130B5779 M12-Sensorstecker Zwei Paar M12-Sensorstecker zur Befestigung in Kabelanschlussbohrung 130B5411 Steuerkarte Steuerkarte mit externer 24-V-Versorgung 130B5783 Steuerkarte PROFIBUS Steuerkarte PROFIBUS mit externer 24-V-Versorgung 130B5781 Steuerkarte Ethernet Steuerkarte Ethernet mit externer 24-V-Versorgung 130B5788 Steuerkarte PROFINET Steuerkarte PROFINET mit externer 24-V-Versorgung 130B5794
Tabelle 6.2 Bestellnummern: Ersatzteile
Verpackungsinhalt:
Montagezubehör, nur bei Bestellung des Installationskastens mitgeliefert Inhalt:
- 2 Zugentlastungsschellen
- Halterung für Motor-/Lastkabel
- Erhöhungskonsole für Kabelschelle
- Schraube 4 mm x 20 mm
- Schneidschraube 3,5 mm x 8 mm
Dokumentation
Abhängig von den eingebauten Optionen enthält der Installationskasten einen oder zwei Beutel mit Montagezubehör und ein oder mehrere Handbücher bzw. Anleitungen.
90 Danfoss A/S © 05/2018 Alle Rechte vorbehalten. MG04H303
Typencode und Auswahlhilfe Projektierungshandbuch
VVC+ mit Rückführung.
6.3 Optionen und Zubehör
Danfoss bietet für die Frequenzumrichter umfangreiche Erweiterungsmöglichkeiten und Zubehör an.
6.3.1 Feldbus-Optionen
Wählen Sie bei der Bestellung des Frequenzumrichters die Feldbus-Option. Alle Feldbus-Optionen sind auf der Steuerkarte enthalten. Eine getrennte A-Option ist nicht erhältlich. Wechseln Sie zum späteren Ändern der Feldbus-Option die Steuerkarte. Die folgenden Steuerkarten mit verschiedenen Feldbus-Optionen sind erhältlich. Alle Steuerkarten haben serienmäßig eine externe 24-V-Versorgung.
Pos. Bestellnummer
Steuerkarte PROFIBUS 130B5781 Steuerkarte Ethernet 130B5788 Steuerkarte PROFINET 130B5794
Tabelle 6.3 Steuerkarten mit Feldbus-Optionen
Flux-Vektor-Drehzahlregelung.
Flux-Vektor-Drehmomentregelung.
Permanentmagnetmotor.
Unterstützte Drehgebertypen:
Inkrementalgeber: 5 V TTL-Typ, RS422, max.
Frequenz: 410 kHz
Inkrementalgeber: 1 Vpp, Sinus/Cosinus
Hiperface®-Drehgeber: Absolut- und SinCos-
Drehgeber (Stegmann/SICK)
EnDat-Drehgeber: Absolut- und SinCos-Drehgeber
(Heidenhain), unterstützt Version 2.1
SSI-Drehgeber: Absolut
Drehgeberüberwachung: Die 4 Drehgeberkanäle
(A, B, Z und D) werden auf Kurzschluss und offenen Stromkreis überwacht. Jeder Kanal besitzt eine grüne LED-Leuchte, die aufleuchtet, wenn der Kanal in Ordnung ist.
HINWEIS
6.3.2
VLT® Encoder Input MCB 102
Das Drehgebermodul wird als Istwertanschluss für eine Flux-Steuerung mit Rückführung (Parameter 1-02 Drehgeber Anschluss) und für eine Drehzahlsteuerung mit Rückführung (Parameter 7-00 Drehgeberrückführung) verwendet. Konfigurieren Sie die Drehgeber-Option in Parametergruppe 17-** Drehgeber Opt.
Die Drehgeber-Option MCB 102 wird verwendet für:
Stecker Bezeichnung X31
1 NC
2 NC 8 VCC 8-V-Ausgang (7-12 V, I 3 5 VCC 5 VCC
4 GND GND GND GND 5 Eingang A +COS +COS Eingang A 6 Eingang A inv. REFCOS REFCOS Eingang A inv. 7 Eingang B +SIN +SIN Eingang B 8 Eingang B inv. REFSIN REFSIN Eingang B inv. 9 Eingang Z +Daten RS485 Taktausgang Taktausgang Eingang Z ODER +Daten RS485 10 Eingang Z inv. -Daten RS485 Taktausgang inv. Taktausgang inv. Eingang Z ODER -Daten RS485 11 NC NC Dateneingang Dateneingang Künftiger Gebrauch 12 NC NC Dateneingang
Maximal 5 V an X31.5-12
Inkremen­talgeber (siehe Grafik A)
SinCos­Drehgeber HIPERFACE (siehe Grafik B)
®
EnDat­Drehgeber
inv.
Die LED sind bei Einbau in einem VLT® Decentral Drive FCD 302 Frequenzumrichter nicht zu sehen. Die Reaktion
im Falle eines Drehgeberfehlers kann in Parameter 17-61 Drehgeber Überwachung gewählt werden: [0] Deaktiviert, [1] Warnung oder [2] Alarm.
Der Bausatz der Drehgeber-Option enthält:
Drehgeber-Option MCB 102
Kabel zum Anschluss von Kundenklemmen an die
Steuerkarte
SSI-Drehgeber Beschreibung
1)
24 V
1)
5 V
Dateneingang inv.
24-V-Ausgang (21–25 V, I
max
5-V-Ausgang (5 V ± 5 %, I
Künftiger Gebrauch
max
: 200 mA)
max
125 mA)
: 200 mA)
6
6
Tabelle 6.4 Anschlussklemmen der Drehgeber-Option MCB 102
1) Versorgung für Drehgeber: siehe Daten an Drehgeber.
MG04H303 Danfoss A/S © 05/2018 Alle Rechte vorbehalten. 91
3
7
2
0
1
3
B
1
1
B
1
2
3
7
B
1
0
B
0
9
2
0
1
2
G
B
0
7
B
0
8
2
0
B
0
6
B
0
5
N
V
R
B
0
3
B
0
4
P
B
0
2
B
0
1
Z
A
/Z
B
+5V
/B
GND
/A
A
+24V
B
GND
130BC998.10
Us 7-12V (red)
GND (blue)
+COS (pink)
REFCOS (black)
+SIN (white)
REFSIN (brown)
Data +RS 485 (gray)
Data -RS 485 (green)
1 2 3 12754 6 8 9 10 11
130BA164.10
+RS485
+cos
-RS485
+sin
-sin
GND
7-12V
-cos
3
7
2
0
1
3
B
1
1
B
1
2
3
7
B
1
0
B
0
9
2
0
1
2
G
B
0
7
B
0
8
2
0
B
0
6
B
0
5
N
V
R
B
0
3
B
0
4
P
B
0
2
B
0
1
130BC999.10
1
6
Typencode und Auswahlhilfe
VLT® Decentral Drive FCD 302
Pos. Beschreibung
1
Abbildung 6.4 Anschlüsse für HIPERFACE®-Drehgeber - 2
6.3.3
HIPERFACE® Drehgeber
VLT® Resolver Input MCB 103
Abbildung 6.2 Anschlüsse für 5-V-Inkrementalgeber
Maximale Kabellänge 10 m (32,8 ft)
Abbildung 6.3 Anschlüsse für HIPERFACE®-Drehgeber - 1
Die Option MCB 103 dient zur Rückführung eines Resolver­Istwertsignals vom Motor zum Frequenzumrichter. Resolver werden im Wesentlichen als Motor-Istwertgeber für bürstenlose Permanentmagnet-Synchronmotoren verwendet.
Der Bausatz der Resolver-Option enthält:
MCB 103 Resolver-Option.
Kabel zum Anschluss von Kundenklemmen an die
Steuerkarte.
Finden Sie die entsprechenden Parameter in Parameter- gruppe 17-5* Resolver.
Die Option MCB 103 unterstützt zahlreiche verschiedene Resolver-Arten.
Resolver-Pole Parameter 17-50 Resolver Pole: 2 *2 Resolver-Eingangs­spannung Resolver-Eingangs­frequenz
Übersetzungsver­hältnis Sekundäre Eingangsspannung Sekundäre Last
Tabelle 6.5 Technische Daten der Resolver-Option MCB 103
Parameter 17-51 Resolver Eingangsspannung: 2,0–8,0 V
*7,0 V
eff
eff
Parameter 17-52 Resolver Eingangsfrequenz: 2-15 kHz 10,0 kHz Parameter 17-53 Übersetzungsverhältnis: 0,1–1,1 *0,5 Maximal 4 V
eff
Ca. 10 kΩ
92 Danfoss A/S © 05/2018 Alle Rechte vorbehalten. MG04H303
130BD001.10
Resolver stator
Rotor
R1
R2
S1
S2
S3
S4
REF+ REF­COS+ COS-
SIN+ SIN-
LED 1 REF OK LED 2 COS OK
LED 3 SIN OK
LED NA
R1
R2 S1
S2
S3
S4
Motor
37201
3
B11
B12
3
7
B
1
0
B
0
9
2
0
1
2
G
B
0
7
B
0
8
2
0
B
0
6
B05
N
V
R
B03
B
0
4
P
B
0
2
B
0
1
B01 REF+
B06 Sin-
B05 Sin+
B04 Cos-
B03 Cos+
B02 REF-
130BT102.10
Typencode und Auswahlhilfe Projektierungshandbuch
Abbildung 6.6 Resolver-Signale
6
6
Konfigurationsbeispiel
In diesem Beispiel wird ein Permanentmagnet-Motor (PM)
Abbildung 6.5 Anschlüsse für Resolver-Option MCB 103
mit Resolver als Drehzahlrückführung verwendet. Ein PM­Motor muss normalerweise im Fluxvektorbetrieb betrieben werden.
HINWEIS
Die Resolver-Option MCB 103 kann nur mit Resolver-
Verdrahtung
Die maximale Kabellänge ist 150 m bei Verwendung eines Kabels mit verdrillten Leitern.
Arten mit Rotorversorgung verwendet werden. Resolver mit Statorversorgung können Sie nicht benutzen.
HINWEIS
Resolver-Kabel müssen abgeschirmt sein und sollten von
HINWEIS
den Motorkabeln getrennt verlegt werden.
LED-Anzeigen sind an der Resolver-Option nicht zu sehen.
LED-Anzeigen
Die LED sind aktiv, wenn Parameter 17-61 Drehgeber Überwachung auf [1] Warnung oder [2] Alarm programmiert
ist.
LED 1 leuchtet, wenn das Sollwertsignal zum Resolver i. O. ist.
LED 2 leuchtet, wenn das Cosinus-Signal vom Resolver i. O. ist.
LED 3 leuchtet, wenn das Sinus-Signal vom Resolver i. O. ist.
HINWEIS
Die Abschirmung des Resolver-Kabels muss richtig am Abschirmblech aufgelegt und auf der Motorseite mit dem Gehäuse (Erde) verbunden werden.
HINWEIS
Verwenden Sie immer abgeschirmte Motor- und Bremschopperkabel.
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6
Typencode und Auswahlhilfe
Parameter 1-00 Regelverfahren [1] Mit Drehgeber Parameter 1-01 Steuerprinzip [3] Fluxvektor mit Geber Parameter 1-10 Motorart [1] PM, Rotor mit aufgesetzten Magneten Parameter 1-24 Motornennstrom Typenschild Parameter 1-25 Motornenndrehzahl Typenschild Parameter 1-26 Dauer-Nenndrehmoment Typenschild
AMA ist bei PM-Motoren nicht möglich
Parameter 1-30 Statorwiderstand (Rs) Motordatenblatt Parameter 30-80 D-Achsen-Induktivität (Ld) Motordatenblatt (mH) Parameter 1-39 Motorpolzahl Motordatenblatt Parameter 1-40 Gegen-EMK bei 1000 UPM Motordatenblatt Parameter 1-41 Geber-Offset Motordatenblatt (gewöhnlich Null) Parameter 17-50 Resolver Pole Resolver-Datenblatt Parameter 17-51 Resolver Eingangsspannung Resolver-Datenblatt Parameter 17-52 Resolver Eingangsfrequenz Resolver-Datenblatt Parameter 17-53 Übersetzungsverhältnis Resolver-Datenblatt Parameter 17-59 Resolver aktivieren [1] Aktiviert
Tabelle 6.6 Anzupassende Parameter
VLT® Decentral Drive FCD 302
6.3.4
VLT® 24 V DC Supply MCB 107
Externe 24 V DC-Versorgung
Die externe 24-V-DC-Versorgung dient als Niederspannungsversorgung der Steuerkarte sowie etwaiger eingebauter Options­karten. Dies ermöglicht den Betrieb des LCP-Bedienteils (einschließlich Parametereinstellung) auch bei abgeschalteter Netzversorgung.
Technische Daten für externe 24 V-DC-Versorgung Eingangsspannungsbereich 24 V DC ±15 % (maximal 37 V in 10 s) Max. Eingangsstrom 2,2 A Durchschnittl. Eingangsstrom 0,9 A Maximale Kabellänge 75 m Eingangskapazitätslast <10 uF Netz-Einschaltungsverzögerung <0,6 s Die Eingänge sind geschützt.
Klemmennummern
Klemme 35: Externe -24-V-DC-Versorgung.
Klemme 36: Externe +24-V-DC-Versorgung.
94 Danfoss A/S © 05/2018 Alle Rechte vorbehalten. MG04H303
41 mm (1.61 in)
175 mm (6.88 in)
349.5 mm (13.75 in)
315 mm (12.4 in)
ON
WARNING
ALARM
Bus MS NS2NS1
331.5 mm (13.05 in)
280 mm (11.02 in)
178 mm (7 in)
6.5 mm (0.25 in)
80 mm
(3.14 in)
190 mm (7.48 in)
25 mm
(0.98 in)
Ø13 mm (0,51 in)
130BB712.10
200 mm (7.87 in)
1
2
3
4
80 mm
(3.14 in)
130BC381.10
431.5 mm (16.98 in)
380 mm (14.96 in)
178 mm (7 in)
201 mm (7.91 in)
32 mm (1.25 in)
415 mm (16.33 in)
186 mm (7.32 in)
449.5 mm (17.69 in)
6.5 mm (0.25 in)
190 mm (7.48 in)
80 mm
(3.14 in)
80 mm
(3.14 in)
Ø13 mm (0,51 in)
25 mm
(0.98 in)
Technische Daten Projektierungshandbuch
7 Technische Daten
7.1 Mechanische Abmessungen
7 7
Abbildung 7.1 Kleines Gerät
Motorseite 1xM20, 1xM25 Steuerungsseite
2xM20, 9xM16
1)
Netzseite 2xM25
1)
Ebenfalls für 4xM12/6xM12 Sensor/Stellglied-Buchsen verwendet.
Abbildung 7.2 Großes Gerät
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ON
WARNING
ALARM
Bus MS NS2NS1
130BB800.10
ON
WARNING
ALARM
Bus MS NS2NS1
130BB799.10
Technische Daten
VLT® Decentral Drive FCD 302
7.2 Elektrische Daten und Kabelquerschnitte
7.2.1 Übersicht
Netzversorgung 3 x 380–480 V AC Frequenzumrichter PK37 PK55 PK75 P1K1 P1K5 P2K2 P3K0
Wellennennleistung [kW] 0,37 0,55 0,75 1,1 1,5 2,2 3,0 Wellennennleistung [HP] 0,5 0,75 1,0 1,5 2,0 3,0 4,0 Max. Eingangsstrom
Dauerbetrieb (3 x 380–440 V) [A] 1,2 1,6 2,2 2,7 3,7 5,0 6,5 Überlast (3 x 380–440 V) [A] 1,9 2,6 3,5 4,3 5,9 8,0 10,4 Dauerbetrieb (3 x 441–480 V) [A] 1,0 1,4 1,9 2,7 3,1 4,3 5,7 Überlast (3 x 441–480 V) [A] 1,6 2,2 3,0 4,3 5,0 6,9 9,1 Empfohlene maximale Sicherungsgröße (Nicht-UL) gG-25 Eingebauter Trennschalter (große Bauform) CTI-25M Danfoss-Teilenummer: 047B3151
77
Ausgangsstrom
Empfohlener Trennschalter Danfoss CTI-25M (kleine und große Bauform) Teilenummer: 0,37, 0,55 kW Danfoss-Teilenummer: 047B3148 0,75, 1,1 kW Danfoss-Teilenummer: 047B3149 1,5 kW, 2,2 kW und 3 kW Danfoss-Teilenummer: 047B3151 Empfohlener Trennschalter Danfoss CTI-45MB1) (kleine Bauform) Teilenummer: 0,55, 0,75 kW Danfoss-Teilenummer: 047B3160 1,1 kW Danfoss-Teilenummer: 047B3161 1,5 kW Danfoss-Teilenummer: 047B3162 2,2 kW Danfoss-Teilenummer: 047B3163 Verlustleistung bei maximaler Last
2)
[W]
Wirkungsgrad
3)
35 42 46 58 62 88 116
0,93 0,95 0,96 0,96 0,97 0,97 0,97 Gewicht, kleine Bauform [kg] 9,8 (21,6 lb) – Gewicht, große Bauform [kg] 13,9 (30,6 lb)
Dauerbetrieb (3 x 380–440 V) [A] 1,3 1,8 2,4 3,0 4,1 5,2 7,2 Überlast (3 x 380–440 V) [A] 2,1 2,9 3,8 4,8 6,6 8,3 11,5 Dauerbetrieb (3 x 441–480 V) [A] 1,2 1,6 2,1 3,0 3,4 4,8 6,3 Überlast (3 x 441–480 V) [A] 1,9 2,6 3,4 4,8 5,4 7,7 10,1 Dauerbetrieb kVA (400 V AC) [kVA] 0,9 1,3 1,7 2,1 2,8 3,9 5,0 Dauerbetrieb kVA (460 V AC) [kVA] 0,9 1,3 1,7 2,4 2,7 3,8 5,0 Maximaler Kabelquerschnitt: (Netz, Motor, Bremse) [mm2/AWG]
Massives Kabel 6/10 Flexibles Kabel 4/12
Tabelle 7.1 VLT® Decentral Drive FCD 302 Wellenleistung, Ausgangsstrom und Eingangsstrom
1) Trennschalter vom Typ CTI-45MB sind nicht für 3-kW-Einheiten (4 HP) erhältlich.
2) Gilt für die Dimensionierung der Kühlung des Frequenzumrichters. Wenn die Taktfrequenz im Vergleich zur Werkseinstellung erhöht wird, kann die Verlustleistung bedeutend steigen. Die Leistungsaufnahme des LCP und typischer Steuerkarten sind eingeschlossen. Verlustleistungsdaten gemäß EN 50598-2 finden Sie unter drives.danfoss.com/knowledge-center/energy-efficiency-directive/#/.
3) Bei Nennstrom gemessener Wirkungsgrad. Die Energieeffizienzklasse finden Sie unter Kapitel 7.3 Allgemeine technische Daten. Informationen zu Teillastverlusten finden Sie unter drives.danfoss.com/knowledge-center/energy-efficiency-directive/#/.
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Technische Daten Projektierungshandbuch
7.2.2 UL/cUL-zugelassene Vorsicherungen
American Wire Gauge = Amerikanisches
Drahtmaß. Der maximale Leitungsquerschnitt ist der größte Leitungsquerschnitt, den Sie an die Klemmen anschließen können. Beachten Sie immer nationale und örtliche Vorschriften.
Sie müssen Vorsicherungen des Typs gG
verwenden. Zur Beibehaltung von UL/cUL verwenden Sie Vorsicherungen dieses Typs (siehe Tabelle 7.2).
Gemessen mit 10 m (32,8 ft) abgeschirmtem
Motorkabel bei Nennlast und Nennfrequenz.
Empfohlene maximale Vorsicherungsgröße 25 A
Marke Sicherungstyp UL-
Dateinummer
Bussmann
Bussmann
Bussmann
Bussmann
Bussmann
Bussmann
Bussmann
SIBA
Littelfuse
Ferraz Shawmut Ferraz Shawmut Ferraz Shawmut
1)
FWH-
1)
KTS-R
1)
JKS-
1)
JJS-
FNQ-R-
1)
KTK-R-
1)
LP-CC-
5017906-
1)
KLS-R
1)
ATM-R
1)
A6K-R
1)
HSJ
E91958 JFHR2
E4273 RK1/JDDZ
E4273 J/JDDZ
E4273 T/JDDZ
1)
E4273 CC/JDDZ
E4273 CC/JDDZ
E4273 CC/JDDZ
1)
E180276 RK1/JDDZ
E81895 RK1/JDDZ
E2137 CC/JDDZ
E2137 RK1/JDDZ
E2137 J/HSJ
UL-Kategorie (CCN-Code)
7.2.3
VLT® Decentral Drive FCD 302 Gleichspannungsniveaus
Gleichspannungsniveau 380-480-V-Geräte (V DC)
Unterspannungsdeaktivierung des Wechselrichters Unterspannungswarnung 410 Unterspannungsaktivierung des Frequenzumrichters (Zurücksetzen der Warnung) Überspannungswarnung (ohne Bremse) Einschalten der dynamischen Bremse Überspannungsaktivierung des Wechselrichters (Zurücksetzen der Warnung) Überspannungswarnung (mit Bremse) Überspannungsabschaltung 820
Tabelle 7.3 FCD 302 Gleichspannungsniveau
Sicherungen
Das Gerät eignet sich für Netzversorgungen, die maximal
100.000 Aeff (symmetrisch) je 500 V liefern können.
Trennschalter
Das Gerät eignet sich für Netzversorgungen, die maximal
10.000 Aeff (symmetrisch) je 500 V liefern können.
373
398
778
778
795
810
7 7
Tabelle 7.2 VLT® Decentral Drive FCD 302 Vorsicherungen erfüllenUL/cUL-Anforderungen
1) 5 A (0,37 kW/0,5 HP), 7 A (0,55 kW/0,37 HP), 9 A (0,75 kW/1 HP), 12 A (1,1 kW/1,5 HP), 15 A (1,5 kW/2 HP), 20 A (2,2 kW/3 HP), 25 A (3 kW/4 HP)
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Technische Daten
7.3 Allgemeine technische Daten
VLT® Decentral Drive FCD 302
Netzversorgung (L1, L2, L3) Versorgungsspannung 380–480 V ±10 % Netzfrequenz 50/60 Hz ± 5 % Maximale kurzzeitige Asymmetrie zwischen Netzphasen 3,0 % der Versorgungsnennspannung Wirkleistungsfaktor (λ) 0,9 bei Nennlast Verschiebungs-Leistungsfaktor (cos ϕ) Nahe 1 (> 0,98) Schalten am Netzeingang L1, L2, L3 (Anzahl der Einschaltungen) max. 2 x/Min.
1) Das Gerät eignet sich für Netzversorgungen, die maximal 100.000 Aeff (symmetrisch) bei maximal 480 V liefern können.
2) Niedrige Netzspannung/Netzausfall: Bei einer niedrigen Netzspannung oder einem Netzausfall arbeitet der Frequenzumrichter weiter, bis die Zwischenkreisspannung unter den minimalen Stopppegel abfällt, der normalerweise 15 % unter der niedrigsten Versorgungsnennspannung des Frequen­zumrichters liegt. Bei einer Netzspannung von weniger als 10 % unterhalb der niedrigsten Versorgungsnennspannung des Frequenzumrichters erfolgt keine Netz-Einschaltung und es wird kein volles Drehmoment erreicht.
Motorausgang (U, V, W) Ausgangsspannung 0–100 % der Versorgungsspannung
77
Ausgangsfrequenz 0–590 Hz Ausgangsfrequenz bei Fluxvektorbetrieb 0–300 Hz Schalten am Ausgang Unbegrenzt Rampenzeiten 0,01–3600 s
Drehmomentkennlinie Startmoment (konstantes Drehmoment) Maximal 160 %/60 s Startmoment Maximal 180 % bis zu 0,5 s Überlastmoment (konstantes Drehmoment) Maximal 160 %/60 s Startmoment (variables Drehmoment) Maximal 110 %/60 s Überlastmoment (variables Drehmoment) Maximal 110 %/60 s
1) Prozentwert bezieht sich auf das Nenndrehmoment.
Kabellängen und -querschnitte für Steuerleitungen Maximale Motorkabellänge, mit Abschirmung 10 m (32,8 ft) Maximale Motorkabellänge, ungeschirmt, keine Erfüllung der Emissionsspezifikation 10 m (32,8 ft) Maximaler Querschnitt zu Steuerklemmen, flexibler/starrer Draht ohne Aderendhülsen 1,5 mm2/16 AWG Maximaler Querschnitt für Steuerklemmen, flexibles Kabel mit Aderendhülsen 1,5 mm2/16 AWG Maximaler Querschnitt für Steuerklemmen, flexibles Kabel mit Aderendhülsen mit Bund 1,5 mm2/16 AWG Mindestquerschnitt für Steuerklemmen 0,25 mm2/24 AWG
1) Für Leistungskabel siehe die Tabellen in Kapitel 7.2 Elektrische Daten und Kabelquerschnitte.
Schutzfunktionen und Eigenschaften
Elektronischer thermischer Motorüberlastschutz
Die Temperaturüberwachung des Kühlkörpers stellt sicher, dass der Frequenzumrichter abschaltet, wenn die
Temperatur einen vordefinierten Wert erreicht.
Der Frequenzumrichter ist gegen Kurzschlüsse an den Motorklemmen U, V, W geschützt.
Bei fehlender Netzphase schaltet der Frequenzumrichter ab oder gibt eine Warnung aus (je nach Last).
Die Überwachung der Zwischenkreisspannung stellt sicher, dass das Frequenzumrichter abschaltet, wenn die
Zwischenkreisspannung zu niedrig oder zu hoch ist.
Der Frequenzumrichter überprüft ständig, ob kritische Werte bei Innentemperatur, Laststrom, Hochspannung im
Zwischenkreis und niedrige Motordrehzahlen vorliegen. Als Reaktion auf einen kritischen Wert kann der Frequen­zumrichter die Taktfrequenz anpassen und/oder den Schaltmodus ändern, um die Leistung des Frequenzumrichters zu sichern.
1)
2)
1)
1)
1)
1)
1)
1)
98 Danfoss A/S © 05/2018 Alle Rechte vorbehalten. MG04H303
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