Danfoss FCM 300 Design guide [de]

MAKING MODERN LIVING POSSIBLE

Projektierungshandbuch

VLT® HVAC Drive FC 102

1,1-90 kW

www.danfoss.com/drives

Inhaltsverzeichnis Projektierungshandbuch

Inhaltsverzeichnis

1 Lesen des Projektierungshandbuchs

2 Einführung zum VLT® HVAC Drive

2.1 Sicherheit

2.2 CE-Kennzeichnung

2.3 Luftfeuchtigkeit

2.4 Aggressive Umgebungsbedingungen

2.5 Vibrationen und Erschütterungen

2.6 Sicher abgeschaltetes Moment

2.7 Vorteile

2.8 Regelungsstrukturen

2.9 Allgemeine EMV-Aspekte

2.10 Galvanische Trennung (PELV)

2.11 Gefahren durch elektrischen Schlag

2.12 Bremsfunktion

2.13 Extreme Betriebsbedingungen

3 Auswahl

11 11 12 13 14 14 15 22 36 46 51 52 53 54

3.1 Optionen und Zubehör

3.1.1 Einbau von Optionsmodulen in Steckplatz B 58

3.1.2 Universal-E/A-Modul MCB 101 59

3.1.3 Digitaleingänge – Klemme X30/1–4 60

3.1.4 Analoge Spannungseingänge – Klemme X30/10–12 60

3.1.5 Digitalausgänge – Klemme X30/5–7 60

3.1.6 Analogausgänge – Klemme X30/5+8 60

3.1.7 Relais-Option MCB 105 61

3.1.8 24-V-Notstromoption MCB 107 (Option D) 63

3.1.9 Analoge I/O-Option MCB 109 64

3.1.10 PTC-Thermistorkarte MCB 112 65

3.1.11 Sensoreingangsoption MCB 114 67

3.1.11.1 Bestellnummern und gelieferte Teile 68

3.1.11.2 Elektrische und mechanische Daten 68

3.1.11.3 Elektrische Verdrahtung 69

3.1.12 LCP-Einbausatz 69

3.1.13 IP21/IP41-Gehäuseabdeckung 70

3.1.14 Gehäuseabdeckung IP21 70

3.1.15 Ausgangsfilter 72

4 Bestellen

4.1 Bestellformular

73 73

Inhaltsverzeichnis Projektierungshandbuch

4.2 Bestellnummern

5 Mechanische Installation

5.1 Mechanische Installation

5.1.1 Sicherheitstechnische Anforderungen für die Aufstellung 86

5.1.2 Abmessungen 87

5.1.3 Beutel mit Zubehör 89

5.1.4 Aufstellung 90

5.1.5 Montage vor Ort 91

6 Elektrische Installation

6.1 Anschlüsse – Gehäusetypen A, B und C

6.1.1 Anzugsdrehmoment 92

6.1.2 Öffnen von Aussparungen für zusätzliche Kabel 93

6.1.3 Netzanschluss und Erdung 93

6.1.4 Motoranschluss 96

6.1.5 Relaisanschluss 102

6.2 Sicherungen und Trennschalter

86 86

92 92

103

6.2.1 Sicherungen 103

6.2.2 Empfehlungen 104

6.2.3 CE-Konformität 104

6.2.4 Sicherungstabellen 105

6.3 Trennschalter und Schütze

6.4 Zusätzliche Motorinformationen

6.4.1 Motorleitungen 113

6.4.2 Thermischer Motorschutz 114

6.4.3 Parallelschaltung von Motoren 114

6.4.4 Drehrichtung des Motors. 116

6.4.5 Motorisolation 116

6.4.6 Motorlagerströme 117

6.5 Steuerkabel und -klemmen

6.5.1 Zugang zu den Steuerklemmen 117

6.5.2 Steuerkabelführung 118

6.5.3 Steuerklemmen 118

6.5.4 Schalter S201, S202 und S801 119

113 113

117

6.5.5 Elektrische Installation, Steuerklemmen 119

6.5.6 Einfaches Verdrahtungsbeispiel 120

6.5.7 Elektrische Installation, Steuerkabel 121

6.5.8 Relaisausgang 122

6.6 Zusätzliche Anschlüsse

6.6.1 DC-Zwischenkreisanschluss 123

123

Inhaltsverzeichnis Projektierungshandbuch

6.6.2 Zwischenkreiskopplung 123

6.6.3 Installation eines Anschlusskabels für die Bremse 123

6.6.4 Anschließen eines PC an den Frequenzumrichter 123

6.6.5 PC-Software 124

6.6.6 MCT 31 124

6.7 Sicherheit

6.7.1 Hochspannungsprüfung 124

6.7.2 Erdung 124

6.7.3 Schutzerdung 125

6.7.4 ADN-konforme Installation 125

6.8 EMV-gerechte Installation

6.8.1 Elektrische Installation – EMV-Schutzmaßnahmen 125

6.8.2 EMV-gerechte Verkabelung 128

6.8.3 Erdung abgeschirmter Steuerkabel 129

6.8.4 EMV-Schalter 130

6.9 Fehlerstromschutzschalter

6.10 Endgültige Konfiguration und Prüfung

7 Anwendungsbeispiele

7.1 Anwendungsbeispiele

7.1.1 Start/Stopp 132

7.1.2 Puls-Start/Stopp 132

7.1.3 Potenziometer Sollwert 133

124

125

130 130

132 132

7.1.4 Automatische Motoranpassung (AMA) 133

7.1.5 Smart Logic Control 133

7.1.6 Programmieren des Smart Logic Controllers 134

7.1.7 SLC-Anwendungsbeispiel 135

7.1.8 Kaskadenregler 136

7.1.9 Pumpenzuschaltung mit Führungspumpen-Wechsel 137

7.1.10 Systemstatus und Betrieb 138

7.1.11 Schaltbild für Pumpe mit konstanter/variabler Drehzahl 138

7.1.12 Schaltbild für den Führungspumpen-Wechsel 138

7.1.13 Schaltbild für Kaskadenregler 139

7.1.14 Start/Stopp-Bedingungen 140

8 – Installation und Konfiguration

8.1 – Installation und Konfiguration

8.2 Übersicht zum FC-Protokoll

8.3 Netzwerkkonfiguration

8.4 Aufbau der Telegrammblöcke für FC-Protokoll

8.4.1 Inhalt eines Zeichens (Byte) 144

141 141 143 143 144

Inhaltsverzeichnis Projektierungshandbuch

8.4.2 Telegrammaufbau 144

8.4.3 Telegrammlänge (LGE) 144

8.4.4 Frequenzumrichteradresse (ADR) 144

8.4.5 Datensteuerbyte (BCC) 144

8.4.6 Das Datenfeld 145

8.4.7 Das PKE-Feld 146

8.4.8 Parameternummer (PNU) 146

8.4.9 Index (IND) 146

8.4.10 Parameterwert (PWE) 147

8.4.11 Vom Frequenzumrichter unterstützte Datentypen 147

8.4.12 Umwandlung 147

8.4.13 Prozesswörter (PCD) 148

8.5 Beispiele

8.5.1 Schreiben eines Parameterwerts 148

8.5.2 Lesen eines Parameterwertes 148

8.6 Übersicht zu Modbus RTU

8.6.1 Voraussetzungen 149

8.6.2 Was der Anwender bereits wissen sollte 149

8.6.3 Übersicht zu Modbus RTU 149

8.6.4 mit Modbus RTU 149

8.7 Netzwerkkonfiguration

8.8 Modbus RTU Aufbau der Telegrammblöcke

8.8.1 mit Modbus RTU 150

8.8.2 Modbus RTU-Telegrammaufbau 150

8.8.3 Start-/Stoppfeld 150

8.8.4 Adressfeld 151

8.8.5 Funktionsfeld 151

8.8.6 Datenfeld 151

8.8.7 CRC-Prüffeld 151

148

149

150 150

8.8.8 Adressieren von Einzelregistern 151

8.8.9 Regelung des s 152

8.8.10 Von Modbus RTU unterstützte Funktionscodes 153

8.8.11 Modbus-Ausnahmecodes 153

8.9 Zugriff auf Parameter

8.9.1 Parameterverarbeitung 154

8.9.2 Datenspeicherung 154

8.9.3 IND 154

8.9.4 Textblöcke 154

8.9.5 Umrechnungsfaktor 154

8.9.6 Parameterwerte 154

154

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8.10 Beispiele

8.10.1 Spulenzustand lesen (01 HEX) 154

8.10.2 Einzelne Spule erzwingen/schreiben (05 HEX) 155

8.10.3 Mehrere Spulen erzwingen/schreiben (0F HEX) 156

8.10.4 Halteregister lesen (03 HEX) 156

8.10.5 Voreingestelltes, einzelnes Register (06 HEX) 157

8.10.6 Voreingestellte multiple Register (10 HEX) 157

8.11 Danfoss FC-Steuerprofil

8.11.1 Steuerwort gemäß FC-Profil (8-10 Steuerprofil = FC-Profil) 158

8.11.2 Zustandswort gemäß FC-Profil (ZSW) (8-10 Steuerprofil = FC-Profil) 159

8.11.3 Bus (Drehzahl) Sollwert 160

9 Allgemeine technische Daten und Fehlersuche und -behebung

9.1 Netzversorgungstabellen

9.2 Allgemeine technische Daten

9.3 Wirkungsgrad

9.4 Störgeräusche

9.5 Spitzenspannung am Motor

154

158

161 161 170 175 175 176

9.6 Besondere Betriebsbedingungen

9.6.1 Zweck der Leistungsreduzierung 180

9.6.2 Leistungsreduzierung wegen erhöhter Umgebungstemperatur 180

9.6.3 Leistungsreduzierung wegen erhöhter Umgebungstemperatur, Gehäusetyp A 180

9.6.4 Leistungsreduzierung wegen erhöhter Umgebungstemperatur, Gehäusetyp B 181

9.6.5 Leistungsreduzierung wegen erhöhter Umgebungstemperatur, Gehäusetyp C 182

9.6.6 Automatische Anpassungen zur Sicherstellung der Leistung 184

9.6.7 Leistungsreduzierung wegen niedrigem Luftdruck 184

9.6.8 Leistungsreduzierung beim Betrieb mit niedriger Drehzahl 185

9.7 Fehlersuche und -behebung

9.7.1 Alarmwörter 190

9.7.2 Warnwörter 191

9.7.3 Erweiterte Zustandswörter 192

Index

180

186

200

Lesen des Projektierungshan... Projektierungshandbuch

1 Lesen des Projektierungshandbuchs

VLT® HVAC Drive

FC 102 Baureihe

Dieses Handbuch beschreibt alle

VLT® HVAC Drive-Frequenzum-

richter mit Software-Version 3.9x.

Die tatsächliche Software-Versions-

nummer:

finden Sie unter 15-43 Software-

version.

Tabelle 1.1 Software-Version

Dieses Handbuch enthält Informationen, die Eigentum von Danfoss sind. Durch die Annahme und Verwendung dieses Handbuchs erklärt sich der Benutzer damit einverstanden, die darin enthaltenen Informationen ausschließlich für Geräte von Danfoss oder solche anderer Hersteller zu verwenden, die ausdrücklich für die Kommunikation mit Danfoss-Geräten über die serielle Kommunikationsverbindung bestimmt sind. Dieses Handbuch ist durch Urheberschutzgesetze Dänemarks und der meisten anderen Länder geschützt.

Danfoss übernimmt keine Gewährleistung dafür, dass die nach den im vorliegenden Handbuch enthaltenen Richtlinien erstellten Softwareprogramme in jedem physischen Umfeld bzw. jeder Hard- oder Softwareumgebung einwandfrei laufen.

Obwohl die im Umfang dieses Handbuchs enthaltene Dokumentation von Danfoss überprüft und überarbeitet wurde, leistet Danfoss in Bezug auf die Dokumentation einschließlich Beschaffenheit, Leistung oder Eignung für einen bestimmten Zweck keine vertragliche oder gesetzliche Gewähr.

Danfoss übernimmt keinerlei Haftung für unmittelbare, mittelbare oder beiläufig entstandene Schäden, Folgeschäden oder sonstige Schäden aufgrund der Nutzung oder Unfähigkeit zur Nutzung der in diesem Handbuch enthaltenen Informationen. Dies gilt auch dann, wenn auf die Möglichkeit solcher Schäden hingewiesen wurde. Danfoss haftet insbesondere nicht für Kosten, einschließlich aber nicht beschränkt auf entgangenen Gewinn oder Umsatz, Verlust oder Beschädigung von Ausrüstung, Verlust von Computerprogrammen, Datenverlust, Kosten für deren Ersatz oder Ansprüche Dritter jeglicher Art.

Danfoss behält sich das Recht vor, jederzeit Überarbeitungen oder inhaltliche Änderungen an dieser Druckschrift ohne Vorankündigung oder eine verbindliche Mitteilungspflicht vorzunehmen.

Das Projektierungshandbuch enthält alle

•

technischen Informationen zum Frequenzumrichter sowie Informationen zur kundenspezifischen Anpassung und Anwendung.

Das Programmierungshandbuch enthält Informa-

•

tionen über die Programmierung und vollständige Parameterbeschreibungen.

Anwendungshinweis, Richtlinie zur Temperaturredu-

•

zierung Das Produkthandbuch für MCT 10 Konfigurations-

•

software ermöglicht Ihnen das Konfigurieren des Frequenzumrichters auf einem Windows™-PC.

Danfoss VLT® Energy Box-Software unter

•

www.danfoss.com/BusinessAreas/DrivesSolutions

und wählen Sie dann PC-Software Download

VLT® HVAC Drive BACnet, Produkthandbuch

•

VLT® HVAC Drive Metasys, Produkthandbuch

•

VLT

•

Technische Literatur von Danfoss erhalten Sie in gedruckter Form von Ihrer örtlichen Danfoss-Vertriebsniederlassung.

www.danfoss.com/BusinessAreas/DrivesSolutions/Documentations/Technical+Documentation.htm

HVAC Drive FLN, Produkthandbuch

Lesen des Projektierungshan...

Tabelle 1.2

Projektierungshandbuch

Der Frequenzumrichter erfüllt die Anforderungen des thermischen Gedächtnisses nach UL508C. Weitere Informationen finden Sie unter Kapitel 6.4.2 Thermischer Motorschutz.

Folgende Symbole werden in diesem Dokument verwendet.

WARNUNG

Kennzeichnet eine potenziell gefährliche Situation, die den Tod oder schwere Verletzungen zur Folge haben kann.

VORSICHT

Kennzeichnet eine potenziell gefährliche Situation, die leichte Verletzungen zur Folge haben könnte, Die Kennzeichnung kann ebenfalls als Warnung vor unsicheren Verfahren dienen.

Millisekunden ms Minute min Motion Control Tool MCT Nanofarad nF Newtonmeter Nm Motornennstrom I Motornennfrequenz f Motornennleistung P Motornennspannung U Permanentmagnet-Motor PM Motor Schutzkleinspannung – Protective extra low voltage Leiterplatte PCB Wechselrichter-Nennausgangsstrom I Umdrehungen pro Minute U/min [UPM] Generatorische Klemmen Regen Sekunde s Synchrone Motordrehzahl n Drehmomentgrenze T Volt V Der maximale Ausgangsstrom des Frequenzumrichters. Der vom Frequenzumrichter gelieferte Ausgangsnennstrom.

Tabelle 1.3 Abkürzungen

Definitionen

1.1.1

M,N

PELV

INV

LIM

VLT,MAX

VLT,N

HINWEIS

Weist auf wichtige Informationen hin, darunter Situation, die zu Geräte- oder Sachschäden führen kann.

Wechselstrom AC American Wire Gauge = Amerikanisches Drahtmaß Ampere A Automatische Motoranpassung AMA Stromgrenze I Grad Celsius Gleichstrom DC Abhängig vom Frequenzumrichter D-TYPE Elektromagnetische Verträglichkeit EMV Elektronisches Thermorelais ETR Frequenzumrichter FU Gramm g Hertz Hz Pferdestärke PS Kilohertz kHz Local Control Panel LCP Meter m Millihenry (Induktivität) mH Milliampere mA

AWG

LIM

°C

Frequenzumrichter:

VLT,MAX

Der maximale Ausgangsstrom des Frequenzumrichters.

VLT,N

Der vom Frequenzumrichter gelieferte Ausgangsnennstrom.

VLT, MAX

Die maximale Ausgangsspannung des Frequenzumrichters.

Eingang:

Steuerbefehl

Startet und stoppt den angeschlossenen Motor über das LCP oder die Digitaleingänge. Die Funktionen sind in zwei Gruppen unterteilt. Funktionen in Gruppe 1 haben eine höhere Priorität als Funktionen in Gruppe 2.

Tabelle 1.4 Funktionsgruppen

Gruppe 1 Reset, Motorfreilauf,

Reset und Motorfreilauf, Schnellstopp, DCBremsung, Stopp und „Off“-Taste am LCP.

Gruppe 2 Start, Puls-Start,

Reversierung, Start + Reversierung, Festdrehzahl JOG und Ausgangsfrequenz speichern

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Projektierungshandbuch

Motor:

JOG

Die Motorfrequenz (Festfrequenz „Jog“), wählbar über Digitaleingang oder Bus, wenn die Funktion Festdrehzahl JOG aktiviert ist.

Die Motorfrequenz.

MAX

Die maximale Motorfrequenz.

MIN

Die minimale Motorfrequenz.

M,N

Die Motornennfrequenz (Typenschilddaten).

Der Motorstrom.

M,N

Der Motornennstrom (Typenschilddaten).

M,N

Die Motornenndrehzahl (Typenschilddaten).

M,N

Die Motornennleistung (Typenschilddaten).

M,N

Das Nenndrehmoment (Motor).

Die momentane Spannung des Motors.

M,N

Die Motornennspannung (Typenschilddaten).

Losbrechmoment

Abbildung 1.1 Losbrechmoment

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 1.4.

Stoppbefehl

Siehe Steuerbefehle.

Sollwerte:

Analogsollwert

Ein Sollwertsignal an den Analogeingängen 53 oder 54 (Spannung oder Strom).

Bussollwert

Ein an die serielle Kommunikationsschnittstelle (FC-Schnittstelle) übertragenes Signal.

Festsollwert

Ein definierter Festsollwert, einstellbar zwischen -100 % und +100 % des Sollwertbereichs. Sie können bis zu 8 Festsollwerte über die Digitaleingänge auswählen.

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 in 3-03 Maximaler Sollwert eingestellte maximale Sollwert.

Ref

MIN

Bestimmt das Verhältnis zwischen dem Sollwerteingang bei 0 % (normalerweise 0 V, 0 mA, 4 mA) und dem resultierenden Sollwert. Der in 3-02 Minimaler Sollwert eingestellte minimale Sollwert.

Verschiedenes:

Advanced Vector Control Analogeingänge

Die Analogeingänge können verschiedene Funktionen des Frequenzumrichters steuern. Es gibt 2 Arten von Analogeingängen: Stromeingang, 0-20 mA und 4-20 mA Spannungseingang, 0-10 V DC

Analogausgänge

Die Analogausgänge können ein Signal von 0-20 mA, 4-20 mA oder ein Digitalsignal ausgeben.

Automatische Motoranpassung (AMA)

Der AMA-Algorithmus bestimmt die elektrischen Parameter für den angeschlossenen Motor bei Stillstand.

Bremswiderstand

Der Bremswiderstand kann die bei generatorischer Bremsung erzeugte Bremsleistung aufnehmen. Während generatorischer Bremsung erhöht sich die Zwischenkreisspannung. Ein Bremschopper stellt sicher, dass die generatorische Energie an den Bremswiderstand übertragen wird.

Konstantmoment (CT)-Kennlinie

Konstante Drehmomentkennlinie; wird für Schrauben- und Scrollverdichter in der Kältetechnik eingesetzt.

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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.

Relaisausgänge

Der Frequenzumrichter verfügt über 2 programmierbare Relaisausgänge.

ETR

Das elektronische Thermorelais ist eine Berechnung der thermischen Belastung auf Grundlage der aktuellen Belastung und Zeit. Damit lässt sich die Motortemperatur schätzen.

LCP 102

Grafisches LCP Bedienteil (LCP 102)

Initialisierung

Die Initialisierung (14-22 Betriebsart) stellt die Parameter des Frequenzumrichters auf Werkseinstellungen zurück.

Arbeitszyklus für Aussetzbetrieb

Der Aussetzbetrieb bezieht sich auf eine Abfolge von Arbeitszyklen. Jeder Zyklus besteht aus einem Belastungsund einem Entlastungszeitraum. Der Betrieb kann periodisch oder aperiodisch sein.

LCP

Das LCP ist ein Bedienteil mit kompletter Benutzeroberfläche zum Steuern und Programmieren des Frequenzumrichters. Das LCP ist abnehmbar und kann mit Hilfe des Montagebausatzes bis zu 3 m entfernt vom Frequenzumrichter angebracht werden (z. B. in einer Schaltschranktür). Das LCP ist in 2 Ausführungen erhältlich:

Numerisches LCP 101 (NLCP)

Grafisches LCP 102 (GLCP)

lsb

Steht für „Least Significant Bit“, bei binärer Codierung das Bit mit der niedrigsten Wertigkeit.

MCM

Steht für Mille Circular Mil; eine amerikanische Maßeinheit für den Kabelquerschnitt. 1 MCM ≡ 0,5067 mm2.

msb

Steht für „Most Significant Bit“; bei binärer Codierung das Bit mit der höchsten Wertigkeit.

LCP 101

Numerisches LCP Bedienteil (LCP 101)

Projektierungshandbuch

Online-/Offline-Parameter

Änderungen der Online-Parameter werden sofort nach Änderung des Datenwertes aktiviert. Drücken Sie [OK], um die Änderungen der Offline-Parameter zu aktivieren.

PID-Regler

Der PID-Regler sorgt durch Anpassung der Ausgangsfrequenz an wechselnde Lasten für eine konstante Prozessleistung (Drehzahl, Druck, Temperatur usw.).

RCD

Steht für „Residual Current Device"; englische Bezeichnung für Fehlerstromschutzschalter (FI-Schalter).

Parametersatz

Sie können die Parametereinstellungen in 4 Parametersätzen speichern. Sie können zwischen den 4 Parametersätzen wechseln oder einen Satz bearbeiten, während ein anderer Satz gerade aktiv ist.

SFAVM

Steht für Stator Flux oriented Asynchronous Vector Modulation und bezeichnet einen Schaltmodus des Wechselrichters (14-00 Schaltmuster).

Schlupfausgleich

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

Smart Logic Control (SLC)

SLC ist eine Folge benutzerdefinierter Aktionen, die der Frequenzumrichter ausführt, wenn die SLC die zugehörigen benutzerdefinierten Ereignisse als TRUE (WAHR) auswertet.

Thermistor

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

Abschaltung

Ein Zustand, der in Fehlersituationen eintritt, z. B. bei einer Übertemperatur des Frequenzumrichters oder wenn der Frequenzumrichter den Motor, Prozess oder Mechanismus schützt. Der Neustart wird verzögert, bis die Fehlerursache behoben wurde und der Alarmzustand über die [Reset]Taste am LCP quittiert wird. In einigen Fällen erfolgt die Aufhebung automatisch (durch vorherige Programmierung). Sie dürfen Abschaltung nicht zu Zwecken der Personensicherheit verwenden.

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Projektierungshandbuch

Abschaltblockierung

Ein Zustand, der in Fehlersituationen eintritt, in denen der Frequenzumrichter aus Sicherheitsgründen abschaltet und ein manueller Eingriff erforderlich ist, z. B. bei einem Kurzschluss am Ausgang des Frequenzumrichters. Sie können eine Abschaltblockierung nur durch Unterbrechen der Netzversorgung, Beheben der Fehlerursache und erneuten Anschluss des Frequenzumrichters aufheben. Der Neustart wird verzögert, bis der Fehlerzustand über die [Reset]-Taste am LCP quittiert wird. In einigen Fällen erfolgt die Aufhebung automatisch (durch vorherige Programmierung). Die Abschaltblockierung darf nicht zu Zwecken der Personensicherheit verwendet werden.

VT-Kennlinie

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

plus

VVC

Im Vergleich zur herkömmlichen U/f-Steuerung bietet die Spannungsvektorsteuerung (VVC

plus

) eine verbesserte Dynamik und Stabilität der Motordrehzahl in Bezug auf Änderungen des Last-Drehmoments.

60 ° AVM

Steht für 60° Asynchronous Vector Modulation (Asynchrone Vektormodulation) und bezeichnet einen Schaltmodus des Wechselrichters (14-00 Schaltmuster).

Leistungsfaktor

1.1.2

Der Leistungsfaktor ist das Verhältnis zwischen I1 und I

3 × U ×

1 ×

COS

Leistungs- faktor

3 × U ×

EFF

RMS

Der Leistungsfaktor einer 3-Phasen-Regelung ist definiert als:

cos

ϕ1

cos

EFF

ϕ1 =1

EFF

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

RMS

bei

gleicher kW-Leistung.

EFF

+ . . +

Darüber hinaus weist ein hoher Leistungsfaktor darauf hin, dass der Oberwellenstrom sehr niedrig ist. Die im Frequenzumrichter eingebauten DC-Spulen erzeugen einen hohen Leistungsfaktor. Dadurch wird die Netzbelastung reduziert.

Einführung zum VLT® HVAC Dr... Projektierungshandbuch

Einführung zum VLT® HVAC Drive

2.1 Sicherheit

2.1.1 Sicherheitshinweis

WARNUNG

Der Frequenzumrichter steht bei Netzanschluss unter lebensgefährlicher Spannung. Unsachgemäße Installation des Motors, des Frequenzumrichters oder des Feldbus kann Schäden am Gerät sowie schwere Personenschäden oder sogar tödliche Verletzungen verursachen. Daher müssen Sie die Anleitungen in diesem Handbuch sowie nationale und lokale Sicherheitsvorschriften befolgen.

Sicherheitsvorschriften

1. Trennen Sie den Frequenzumrichter bei Reparaturarbeiten vom Netz. Stellen Sie sicher, dass die Netzversorgung unterbrochen wurde und die erforderliche Zeit verstrichen ist, bevor Sie die Motor- und Netzstecker ziehen.

2. Die Taste [Stop/Reset] am LCP des Frequenzumrichters trennt das System nicht von der Stromversorgung und kann daher nicht als Sicherheitsschalter verwendet werden.

3. Achten Sie auf korrekte Schutzerdung. Außerdem muss der Benutzer gemäß den geltenden nationalen und lokalen Bestimmungen vor der Versorgungsspannung geschützt werden. Entsprechend müssen Sie den Motor vor Überlast schützen.

4. Die Erdableitströme überschreiten 3,5 mA.

5. Der Schutz vor Motorüberlastung wird durch 1-90 Thermischer Motorschutz eingestellt. Wird diese Funktion gewünscht, setzen Sie 1-90 Thermischer Motorschutz auf den Datenwert [ETR-Abschaltung] (Werkseinstellung) oder auf den Datenwert [ETR-Warnung]. Achtung: Der Frequenzumrichter initialisiert die Funktion beim 1,16-Fachen des Motornennstroms und der Motornennfrequenz. Für den nordamerikanischen Markt: Die ETR-Funktionen bieten einen Motorüberlastungsschutz der Klasse 20 gemäß NEC.

Installation in großen Höhenlagen

380-500 V, Gehäusetypen A, B und C: Bei Höhenlagen von mehr als 2 km über NN ziehen Sie bitte Danfoss bezüglich PELV (Schutzkleinspannung) zurate. 525-690 V: Bei Höhenlagen von mehr als 2 km über NN ziehen Sie bitte Danfoss bezüglich PELV (Schutzkleinspannung) zurate.

Warnung vor unerwartetem Anlauf

2 2

6. Sie dürfen die Stecker für die Motor- und Netzversorgung nicht entfernen, während der Frequenzumrichter an die Netzspannung angeschlossen ist. Stellen Sie sicher, dass die Netzversorgung unterbrochen wurde und die erforderliche Zeit verstrichen ist, bevor Sie die Motor- und Netzstecker ziehen.

7. Beachten Sie, dass der Frequenzumrichter außer L1, L2 und L3 noch weitere Spannungseingänge hat, wenn eine DC-Zwischenkreiskopplung und eine externe 24 V DC-Versorgung installiert sind. Stellen Sie bei Reparaturarbeiten sicher, dass die Netzversorgung unterbrochen und die erforderliche Zeit verstrichen ist, bevor Sie die Motor- und Netzstecker abziehen.

VORSICHT

WARNUNG

1. Der Motor kann mit einem digitalen Befehl, einem Bus-Befehl, einem Sollwert oder „OrtStopp“ angehalten werden, obwohl der Frequenzumrichter weiter unter Netzspannung steht. Ist ein unerwarteter Anlauf des Motors gemäß den Bestimmungen zur Personensicherheit jedoch unzulässig, so sind die oben genannten Stoppfunktionen nicht ausreichend.

2. Während der Änderung von Parametern kann der Motor starten. Daher muss stets die [Reset]Taste aktiviert sein. (Je nachdem, welche Daten geändert werden können.)

3. Ein gestoppter Motor kann anlaufen, wenn ein Fehler in der Elektronik des Frequenzumrichters, eine temporäre Überlast, ein Ausfall der Netzversorgung oder eine Unterbrechung der Motorverbindung auftritt.

Einführung zum VLT® HVAC Dr...

WARNUNG

Das Berühren spannungsführender Teile – auch nach der

Trennung vom Netz – ist lebensgefährlich.

Achten Sie außerdem darauf, dass andere Spannungseingänge, wie z. B. externe 24 V DC, Zwischenkreiskopplung (Zusammenschalten eines DCZwischenkreises) sowie der Motoranschluss beim kinetischen Speicher ausgeschaltet sind. Weitere Sicherheitsrichtlinien sind im Produkthandbuch zu finden.

2.1.2 Vorsicht

WARNUNG

Die Zwischenkreiskondensatoren des s können auch nach der Trennung von der Spannungsversorgung geladen bleiben. Zur Vermeidung von Stromschlag trennen Sie den vor allen Wartungsarbeiten vom Netz. Warten Sie mindestens wie folgt, bevor Sie Wartungsarbeiten am Frequenzumrichter durchführen:

Spannung [V] Min. Wartezeit (in Minuten)

4 15

200-240 1,1-3,7 kW 5,5-45 kW 380-480 1,1-7,5 kW 11-90 kW 525-600 1,1-7,5 kW 11-90 kW 525-690 11-90 kW Beachten Sie, dass im Zwischenkreis auch dann Hochspannung vorhanden sein kann, wenn die LED erloschen sind.

Tabelle 2.1 Entladungszeit

Entsorgungsanweisungen

2.1.3

Elektrische Geräte und Komponenten dürfen nicht zusammen mit normalem Hausabfall entsorgt werden. Sie müssen separat mit Elektro- und Elektronik-Altgeräten gemäß den lokalen Bestimmungen und den aktuell gültigen Gesetzen gesammelt werden.

Tabelle 2.2

Projektierungshandbuch

2.2

2.2.1 CE-Konformität und -Kennzeichnung

Was ist unter der CE-Konformität und -Kennzeichnung zu verstehen?

Sinn und Zweck des CE-Zeichens ist ein Abbau von technischen 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 3 EU-Richtlinien:

Die Maschinenrichtlinie (2006/42/EG)

Frequenzumrichter mit integrierter Sicherheitsfunktion fallen nun unter die Maschinenrichtlinie. Danfoss nimmt die CE-Kennzeichnung gemäß der Richtlinie vor und liefert auf Wunsch eine Konformitätserklärung. Frequenzumrichter ohne Sicherheitsfunktion fallen nicht unter die Maschinenrichtlinie. Wird ein Frequenzumrichter jedoch für den Einsatz in einer Maschine geliefert, so stellt Danfoss Informationen zu Sicherheitsaspekten des Frequenzumrichters zur Verfügung.

Die Niederspannungsrichtlinie (2006/95/EG)

Frequenzumrichter müssen seit dem 1. Januar 1997 in Übereinstimmung mit der Niederspannungsrichtlinie die CE-Kennzeichnung tragen. Die Richtlinie gilt für alle elektrischen Betriebsmittel, Bauteile und Geräte im Spannungsbereich 50-1000 V AC und 75-1500 V DC. Danfoss nimmt die CE-Kennzeichnung gemäß der Richtlinie vor und liefert auf Wunsch eine Konformitätserklärung.

Die EMV-Richtlinie (2004/108/EG)

EMV ist die Abkürzung für elektromagnetische Verträglichkeit. Elektromagnetische Verträglichkeit bedeutet, dass die gegenseitigen elektronischen Störungen zwischen verschiedenen Bauteilen bzw. Geräten so gering sind, dass sie die Funktion der Geräte nicht beeinflussen. Die EMV-Richtlinie trat am 1. Januar 1996 in Kraft. Danfoss nimmt die CE-Kennzeichnung gemäß der Richtlinie vor und liefert auf Wunsch eine Konformitätserklärung. Wie eine EMV-gerechte Installation auszuführen ist, wird in diesem Projektierungshandbuch erklärt. Danfoss gibt außerdem die Normen an, denen unsere diversen Produkte entsprechen. Danfoss bietet die in den technischen Daten angegebenen Filter und weitere Unterstützung zum Erzielen einer optimalen EMV-Sicherheit an.

CE-Kennzeichnung

Meistens werden Frequenzumrichter von Fachleuten als komplexes Bauteil eingesetzt, das Teil eines größeren Geräts oder Systems oder einer größeren Anlage ist. Es ist zu beachten, dass die Verantwortung für die endgültigen EMV-Eigenschaften des Geräts, der Anlage oder der Installation beim Installateur liegt.

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2.2.2 Was unter die Richtlinien fällt

Der in der EU geltende „Leitfaden zur Anwendung der Richtlinie 2004/108/EG des Rates“ nennt für den Einsatz von Frequenzumrichtern 3 typische Situationen.

1. Der Frequenzumrichter wird direkt im freien Handel an den Endkunden verkauft. Für derartige Anwendungen bedarf der Frequenzumrichter der CE-Kennzeichnung gemäß der EMV-Richtlinie.

2. Der Frequenzumrichter wird als Teil eines Systems verkauft. Er wird als Komplettsystem vermarktet, z. B. eine Klimaanlage. Das gesamte System muss gemäß der EMV-Richtlinie CE-gekennzeichnet sein. Dies kann der Hersteller durch Überprüfung der EMV-Eigenschaften des Systems gewährleisten. Die Bauteile des Systems müssen gemäß EMV-Richtlinie CE-gekennzeichnet sein.

3. Der Frequenzumrichter wird für die Installation in einer Anlage verkauft. Es kann sich dabei z. B. um eine Produktionsanlage oder um eine von Fachleuchten konstruierte und installierte Heizungs- oder Lüftungsanlage handeln. Der Frequenzumrichter muss gemäß der EMVRichtlinie CE-gekennzeichnet sein. Die fertige Anlage bedarf keiner CE-Kennzeichnung. Die Anlage muss jedoch den wesentlichen Anforderungen der EMV-Richtlinie entsprechen. Dies kann der Anlagenbauer durch den Einsatz von Geräten und Systemen, die eine CE-Kennzeichnung gemäß der EMV-Richtlinie besitzen, als gegeben annehmen.

Danfoss Frequenzumrichter und CE-

2.2.3 Kennzeichnung

Danfoss versieht die Frequenzumrichter mit einem CEZeichen gemäß der Niederspannungsrichtlinie. Dadurch garantiert Danfoss, dass der Frequenzumrichter bei korrekter Installation der Niederspannungsrichtlinie entspricht. Zur Bestätigung, dass unsere CE-Kennzeichnung der Niederspannungsrichtlinie entspricht, stellt Danfoss eine Konformitätserklärung aus.

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.

Dieses Projektierungshandbuch bietet detaillierte Anweisungen für eine EMV-gerechte Installation. Außerdem gibt Danfoss die Normen an, denen die verschiedenen Produkte entsprechen.

Danfoss bietet gerne weitere Unterstützung, damit optimale EMV-Ergebnisse erzielt werden können.

Übereinstimmung mit EMV-Richtlinie

2.2.4 2004/108/EG

Wie vorstehend erläutert wird der Frequenzumrichter meistens von Fachleuten als komplexes Bauteil eingesetzt, das Teil eines größeren Geräts, Systems bzw. einer Anlage ist. Beachten Sie, dass der Installierende die Verantwortung für die endgültigen EMV-Eigenschaften des Geräts, Systems oder der Installation trägt. Als Hilfe für den Installateur hat Danfoss EMV-Installationsrichtlinien für das Power-DriveSystem erstellt. Die für Power-Drive-Systeme angegebenen Standards und Prüfniveaus werden unter der Voraussetzung eingehalten, dass die Hinweise zur EMV-gerechten Installation befolgt wurden (siehe ).

2 2

2.3

Sinn und Zweck des CE-Zeichens ist die Erleichterung des Handelsverkehrs innerhalb der EU und EFTA.

Allerdings kann das CE-Zeichen viele verschiedene technische Daten abdecken. Sie müssen also prüfen, was durch ein bestimmtes CE-Zeichen tatsächlich gedeckt ist.

Die gedeckten Spezifikationen können sehr unterschiedlich sein, und ein CE-Zeichen kann einem Installateur auch durchaus ein falsches Sicherheitsgefühl vermitteln, wenn ein Frequenzumrichter als Bauteil eines Systems oder Geräts eingesetzt wird.

Luftfeuchtigkeit

Der Frequenzumrichter ist so konstruiert, dass er der Norm IEC/EN 60068-2-3, EN 50178 Pkt. 9.4.2.2 bei 50 °C entspricht.

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Projektierungshandbuch

2.4 Aggressive Umgebungsbedingungen

Ein Frequenzumrichter enthält zahlreiche mechanische und

elektronische Bauteile. Alle reagieren mehr oder weniger empfindlich auf Umwelteinflüsse.

VORSICHT

Installieren Sie den Frequenzumrichter nicht in Umgebungen, deren Atmosphäre Flüssigkeiten, Partikel 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

Sie dürfen die Funktion „Sicher abgeschaltetes Moment“ nur in einem Schaltschrank mit Schutzart IP54 oder höher (oder vergleichbar) installieren und betreiben. Dies soll Querschlüsse und Kurzschlüsse zwischen Klemmen, Anschlüssen, Strombahnen und sicherheitsbezogenen Schaltungen durch Fremdobjekte vermeiden.

Flüssigkeiten können sich schwebend in der Luft befinden und im Frequenzumrichter kondensieren. Dadurch können Bauteile und Metallteile korrodieren. Dampf, Öl und Salzwasser können ebenfalls zur Korrosion von Bauteilen und Metallteilen führen. Für solche Umgebungen empfehlen sich Geräte gemäß Schutzart IP54/55. Als zusätzlicher Schutz können Sie als Option ebenfalls eine Beschichtung der Platinen bestellen.

Schwebende Partikel, wie z. B. Staub, können zu mechanisch, elektrisch oder thermisch bedingten Ausfällen des Frequenzumrichters führen. Eine Staubschicht um den Ventilator des Frequenzumrichters ist ein typisches Anzeichen für einen hohen Grad an Partikeln in der Luft. In sehr staubiger Umgebung sind Geräte gemäß Schutzart IP54/55 oder ein zusätzliches Schutzgehäuse für IP00/IP20Geräte zu empfehlen.

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 chemischen 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 über die Luft übertragene 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.

Bauformen D und E haben eine Kühlkanaloption aus Edelstahl, um zusätzlichen Schutz unter aggressiven Umgebungsbedingungen zu bieten. Jedoch müssen Sie weiterhin für eine ausreichende Belüftung der Innenbauteile des Frequenzumrichters sorgen. Fragen Sie Danfoss nach weiteren Informationen.

2.5

Vibrationen und Erschütterungen

Der Frequenzumrichter wurde Prüfverfahren gemäß den folgenden Normen unterzogen:

IEC/EN 60068-2-6: Schwingung (sinusförmig) -

•

1970 IEC/EN 60068-2-64: Schwingung, Breitband-

•

rauschen (digital geregelt)

Der Frequenzumrichter entspricht den Anforderungen für Geräte zur Wandmontage, sowie bei Montage an Maschinengestellen oder in Schaltschränken.

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2.6 Sicher abgeschaltetes Moment

Der FC 102 ist für Installationen mit der Sicherheitsfunktion Sicher abgeschaltetes Moment (wie definiert durch EN IEC 61800-5-21) oder Stoppkategorie 0 (wie definiert in EN 60204-12) geeignet.). Vor der Integration und Nutzung der Funktion „Sicher abgeschaltetes Moment“ des Frequenzumrichters in einer Anlage muss eine gründliche Risikoanalyse der Anlage erfolgen, um zu ermitteln, ob die Funktion „Sicher abgeschaltetes Moment“ und die Sicherheitsstufen des Frequenzumrichters angemessen und ausreichend sind. Die Funktion ist für folgende Anforderungen ausgelegt und als dafür geeignet zugelassen:

Kategorie 3 in EN ISO 13849-1

•

Performance Level „d“ in ISO EN 13849-1:2008

•

SIL 2-Eignung in IEC 61508 und EN 61800-5-2

•

SILCL 2 in EN 62061

•

1) Nähere Angaben zur Funktion „Sicher abgeschaltetes Moment (STO)“ finden Sie in EN IEC 61800-5-2.

2) Nähere Angaben zur Stoppkategorie 0 und 1 finden Sie in EN IEC 60204-1.

Aktivierung und Deaktivierung der Funktion „Sicher abgeschaltetes Moment“

Die Funktion „Sicher abgeschaltetes Moment“ (STO) wird durch das Wegschalten der Spannung an Klemme 37 des sicheren Umrichters aktiviert. Durch Anschließen des sicheren Umrichters an externe Sicherheitsvorrichtungen, die wiederum eine sichere Verzögerung bieten, kann in der Installation auch Stoppkategorie 1 für sicher abgeschaltetes Moment erzielt werden. Die Funktion „Sicher abgeschaltetes Moment“ des FC 102 kann für asynchrone und synchrone Motoren sowie Permanentmagnet-Motoren benutzt werden. Siehe Beispiele in Kapitel 2.6.1 Klemme 37 Funktion „Sicher abgeschaltetes Moment“.

WARNUNG

Nach Installation der Funktion „Sicher abgeschaltetes Moment (STO)“ muss eine Inbetriebnahmeprüfung gemäß Abschnitt Inbetriebnahme des sicher abgeschalteten Moments (STO) durchgeführt werden. Eine bestandene Inbetriebnahmeprüfung ist nach der ersten Installation und nach jeder Änderung der Sicherheitsinstallation Pflicht.

Technische Daten der Funktion „Sicher abgeschaltetes Moment“

Für die verschiedenen Sicherheitsstufen gelten folgende Werte:

Reaktionszeit für Klemme 37

Maximale Reaktionszeit: 20 ms

Reaktionszeit = Verzögerung zwischen Abschaltung des STO-Eingangs und Abschalten der Ausgangsbrücke.

Daten für EN ISO 13849-1

Performance Level „d“

•

Mittlere Zeit bis zu einem gefährlichen Ausfall

•

(MTTFd): 14000 Jahre DC (Diagnosedeckungsgrad): 90 %

•

Kategorie 3

•

Lebensdauer 20 Jahre

•

Daten für EN IEC 62061, EN IEC 61508, EN IEC 61800-5-2

SIL 2-Eignung, SILCL 2:

•

PFH (Wahrscheinlichkeit eines gefährlichen

•

Ausfalls pro Stunde) = 1E-10/h SFF (Safe Failure Fraction) > 99 %

•

HFT (Hardwarefehlertoleranz) = 0 (1001-

•

Architektur) Lebensdauer 20 Jahre

•

Daten für EN IEC 61508 (Low Demand)

PFDavg bei einjähriger Abnahmeprüfung: 1E-10

•

PFDavg bei dreijähriger Abnahmeprüfung: 1E-10

•

PFDavg bei fünfjähriger Abnahmeprüfung: 1E-10

•

Eine Wartung der STO-Funktionalität ist nicht notwendig. Ergreifen Sie Sicherheitsmaßnahmen, z. B. dass nur

Fachpersonal geschlossene Schaltschränke öffnen und in ihnen installieren darf.

SISTEMA-Daten

Daten zur funktionalen Sicherheit stehen von Danfoss über eine Datenbibliothek zur Verwendung mit der Berechnungssoftware SISTEMA vom IFA (Institut für Arbeitsschutz der Deutschen Gesetzlichen Unfallversicherung) und Daten zur manuellen Berechnung zur Verfügung. Die Bibliothek wird ständig vervollständigt und erweitert.

Abkürzung

Kat. EN ISO

FIT Failure In Time (Ausfallrate:): 1E-9

HFT IEC 61508 Hardwarefehlertoleranz: HFT = n

MTTFd EN ISO

Verweis Beschreibung

Sicherheitskategorie, Stufe „B, 1-4“

13849-1

Stunden

bedeutet, dass n+1 Fehler zu einem Verlust der Sicherheitsfunktion führen können Mean Time To Failure - dangerous

13849-1

(Mittlere Zeit bis zu einem gefährlichen Ausfall). Einheit: Jahre

2 2

Einführung zum VLT® HVAC Dr...

Projektierungshandbuch

Abkürzung

PFH IEC 61508 Probability of Dangerous Failures per

PFD IEC 61508 Mittlere Ausfallwahrscheinlichkeit bei

PL EN ISO

SFF IEC 61508 Safe Failure Fraction [%] ; Anteil der

SIL IEC 61508 Safety Integrity Level STO EN

SS1 EN

Tabelle 2.3 Auf die funktionale Sicherheit bezogene Abkürzungen

2.6.1

Der FC 102 ist mit der Funktion „Sicher abgeschaltetes Moment“ über Steuerklemme 37 verfügbar. „Sicher abgeschaltetes Moment“ schaltet die Steuerspannung der Leistungshalbleiter in der Ausgangsstufe des Frequenzumrichters ab. Dies verhindert die Erzeugung der Spannung, die der Motor zum Drehen benötigt. Ist „sicher abgeschaltetes Moment“ (Klemme 37) aktiviert, gibt der Frequenzumrichter einen Alarm aus, schaltet ab und lässt den Motor im Freilauf zum Stillstand kommen. Zum Wiederanlauf müssen Sie den Frequenzumrichter manuell neu starten. Die Funktion „Sicher abgeschaltetes Moment“ dient zum Stoppen des Frequenzumrichters im Notfall. Verwenden Sie im normalen Betrieb, bei dem Sie kein sicher abgeschaltetes Moment benötigen, stattdessen die normale Stoppfunktion des Frequenzumrichters. Wenn der automatische Wiederanlauf zum Einsatz kommt, muss die Anlage die Anforderungen nach ISO 12100-2 Absatz 5.3.2.5 erfüllen.

Verweis Beschreibung

Hour (Wahrscheinlichkeit eines gefährlichen Ausfalls pro Stunde). Dieser Wert ist zu berücksichtigen, wenn die Sicherheitsvorrichtung mit hohem Anforderungsgrad (mehr als einmal pro Jahr) oder mit kontinuierlicher Anforderungsrate betrieben wird, wobei die Anforderung an das sicherheitsbezogene System mehr als einmal pro Jahr erfolgt.

Anforderung, für Betrieb mit niedriger Anforderungsrate verwendeter Wert. Kenngröße für die Zuverlässigkeit von

13849-1

61800-5-2

sicherheitsbezogenen Funktionen von Steuerungssystemen unter vorhersehbaren Bedingungen. Stufen a-e.

sicheren Fehler und erkannten gefährlichen Fehler einer Sicherheitsfunktion oder eines Untersystems im Verhältnis zu allen möglichen Fehlern.

Sicher abgeschaltetes Moment

Sicherer Stopp 1

Klemme 37 Funktion „Sicher abgeschaltetes Moment“

Haftungsbedingungen

Der Anwender ist dafür verantwortlich, sicherzustellen, dass Personal, das die Funktion „Sicher abgeschaltetes Moment“ installiert und bedient:

die Sicherheitsvorschriften im Hinblick auf

•

Arbeitsschutz und Unfallverhütung kennt. die allgemeinen und Sicherheitsrichtlinien in der

•

vorliegenden Beschreibung sowie der erweiterten Beschreibung im Projektierungshandbuch versteht.

gute Kenntnisse über die allgemeinen und Sicher-

•

heitsnormen der jeweiligen Anwendung besitzt.

Normen

Zur Verwendung der Funktion „Sicher abgeschaltetes Moment“ an Klemme 37 muss der Anwender alle Sicherheitsbestimmungen in einschlägigen Gesetzen, Vorschriften und Richtlinien erfüllen. Die optionale Funktion „Sicher abgeschaltetes Moment“ erfüllt die folgenden Normen:

IEC 60204-1: 2005 Kategorie 0 – unkontrollierter Stopp

IEC 61508: 1998 SIL2 IEC 61800-5-2: 2007 – Funktionale Sicherheit

(Funktion „Sicher abgeschaltetes Moment (STO)“) IEC 62061: 2005 SIL CL2 ISO 13849-1: 2006 Kategorie 3 PL d ISO 14118: 2000 (EN 1037) – Vermeidung von

unerwartetem Anlauf

Die Informationen und Anweisungen des Produk- thandbuchs reichen zur sicheren und einwandfreien Verwendung der Funktion „Sicher abgeschaltetes Moment“ nicht aus. Betreiber müssen die zugehörigen Informationen und Anweisungen des jeweiligen Projektierungshandbuchs befolgen.

Schutzmaßnahmen

Nur qualifiziertes Personal darf sicherheitstech-

•

nische Systeme installieren und in Betrieb nehmen.

Installieren Sie den Frequenzumrichter in einem

•

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

Schützen Sie das Kabel zwischen Klemme 37 und

•

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

Falls externe Kräfte auf die Motorachse wirken (z.

•

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

12/13

130BA874.10

130BB967.10

Einführung zum VLT® HVAC Dr...

Projektierungshandbuch

Funktion „Sicher abgeschaltetes Moment“ installieren und einrichten

WARNUNG

FUNKTION „SICHER ABGESCHALTETES MOMENT“

Die Funktion „Sicher abgeschaltetes Moment“ trennt NICHT die Netzspannung zum Frequenzumrichter oder zu Zusatzstromkreisen. Führen Sie Arbeiten an elektrischen Teilen des Frequenzumrichters oder des Motors nur nach Abschaltung der Netzspannung durch. Halten Sie zudem zunächst die unter Sicherheit in diesem Handbuch angegebene Wartezeit ein. Eine Nichtbeachtung dieser Vorgaben kann zu schweren Verletzungen oder zum Tod führen.

Danfoss empfiehlt, den Frequenzumrichter nicht

•

über die Funktion „Sicher abgeschaltetes Moment“ zu stoppen. Stoppen Sie einen laufenden Frequenzumrichter mit Hilfe dieser Funktion, schaltet der Motor ab und stoppt über Freilauf. Wenn dies nicht zulässig ist, z. B. weil hierdurch eine Gefährdung besteht, müssen Sie den Frequenzumrichter und alle angeschlossenen Maschinen vor Verwendung dieser Funktion über den entsprechenden Stoppmodus anhalten. Je nach Anwendung kann eine mechanische Bremse erforderlich sein.

Bei einem Ausfall mehrerer IGBT-Leistungshalb-

•

leiter bei Frequenzumrichtern für Synchron- und Permanentmagnet-Motoren: Trotz der Aktivierung der Funktion „Sicher abgeschaltetes Moment“ kann das Frequenzumrichtersystem ein Ausrichtmoment erzeugen, das die Motorwelle um maximal 180/p-Grad dreht. p steht hierbei für die Polpaarzahl.

Diese Funktion eignet sich allein für mechanische

•

Arbeiten am Frequenzumrichtersystem oder an den betroffenen Bereichen einer Maschine. Dadurch entsteht keine elektrische Sicherheit. Sie dürfen diese Funktion nicht als Steuerung zum Starten und/oder Stoppen des Frequenzumrichters verwenden.

Die folgenden Anforderungen müssen für eine sichere Installation des Frequenzumrichters erfüllt sein:

1. Entfernen Sie die Drahtbrücke zwischen den Steuerklemmen 37 und 12 oder 13. Ein Durchschneiden oder Brechen der Drahtbrücke reicht zur Vermeidung von Kurzschlüssen nicht aus. (Siehe Drahtbrücke in Abbildung 2.1.)

2. Schließen Sie ein externes Sicherheitsüberwachungsrelais über eine stromlos geöffnete Sicherheitsfunktion an Klemme 37 (Sicher abgeschaltetes Moment) und entweder Klemme 12 oder 13 (24 V DC) an. (Beachten Sie hierbei genau die Anleitung der Sicherheitsvorrichtung.) Das Sicherheitsrelais muss Kategorie 3/PL „d“ (ISO 13849-1) oder SIL 2 (EN 62061) erfüllen.

Abbildung 2.1 Drahtbrücke zwischen Klemme 12/13 (24 V) und 37

Abbildung 2.2 Installation zum Erreichen einer Stoppkategorie 0 (EN 60204-1) mit Sicherheitskat. 3/PL „d“ (ISO 13849-1) oder SIL 2 (EN 62061).

1 Sicherheitsrelais (Kat. 3, PL d oder SIL2) 2 Not-Aus-Taster 3 Reset-Taste 4 Gegen Kurzschluss geschütztes Kabel (wenn nicht im IP54-

Gehäuse installiert)

Tabelle 2.4 Legende zu Abbildung 2.2

2 2

130BB968.10

18 37

130BB969.10

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Inbetriebnahmeprüfung der Funktion „Sicher abgeschaltetes Moment“

Führen Sie nach der Installation und vor erstmaligem

Betrieb eine Inbetriebnahmeprüfung der Anlage oder der Anwendung, die vom sicher abgeschalteten Moment Gebrauch macht, durch. Wiederholen Sie diese Prüfung nach jeder Änderung der Anlage oder Anwendung.

Beispiel mit sicherer Abschaltung des Motormoments

Ein Sicherheitsrelais wertet die Signale des Not-Aus-Tasters aus und löst die sichere Abschaltung des Motormoments am Frequenzumrichter bei Betätigung des Not-Aus-Tasters aus (siehe Abbildung 2.3). Diese Sicherheitsfunktion entspricht einem Stopp der Kategorie 0 (unkontrollierter Stopp) gemäß IEC 60204-1. Wird die Funktion während des Betriebs ausgelöst, läuft der Motor unkontrolliert aus. Die Netzspannung zum Motor wird sicher abgeschaltet, sodass keine weitere Bewegung möglich ist. Eine Anlage muss im Stillstand nicht überwacht werden. Wenn eine externe Kraft auf die Anlage wirken kann, sorgen Sie für zusätzliche Maßnahmen, um potenzielle Bewegung zu verhindern (z. B. mechanische Bremsen).

HINWEIS

Bei allen Anwendung mit der Funktion „sicher abgeschaltetes Moment“ ist es wichtig, dass ein

Beispiel mit Anwendung der Kategorie 4/PL e

Wenn die Auslegung des Sicherheitssteuersystems 2 Kanäle für die Funktion „Sicher abgeschaltetes Moment“ erfordert, um Kategorie 4/PL e zu erreichen, realisieren Sie einen Kanal über die Klemme für „sicher abgeschaltetes Moment“ Klemme 37 (STO) und den anderen durch ein Schütz. Das Schütz können Sie entweder in den Eingangs- oder Ausgangsstromkreisen des Frequenzumrichters anschließen und über das Sicherheitsrelais steuern (siehe Abbildung 2.5). Sie müssen das Schütz durch einen hilfsgeführten Kontakt überwachen lassen und an den Quittiereingang des Sicherheitsrelais anschließen.

Parallelschaltung des Eingangs „sicher abgeschaltetes Moment“ mit einem Sicherheitsrelais

Sie können die Eingänge für „sicher abgeschaltetes Moment“ Klemme 37 (STO) direkt verbinden, wenn mehrere Frequenzumrichter an der gleichen Steuerleitung über ein Sicherheitsrelais gesteuert werden müssen (siehe Abbildung 2.6). Verbinden von Eingängen erhöht die Wahrscheinlichkeit einer Störung in unsicherer Richtung, da bei einem Defekt in einem Frequenzumrichter alle Frequenzumrichter aktiviert werden können. Die Wahrscheinlichkeit einer Störung für Klemme 37 ist so gering, dass die resultierende Wahrscheinlichkeit weiterhin die Anforderungen für SIL2 erfüllt.

Kurzschluss in der Verdrahtung zu Klemme 37 ausgeschlossen werden kann. Dies kann wie in EN ISO 13849-2 D4 beschrieben durch Verwendung von Schutzverdrahtung (abgeschirmt oder abgetrennt) erfolgen.

Beispiel mit SS1

SS1 entspricht einem kontrollierten Stopp, Stoppkategorie 1 gemäß IEC 60204-1 (siehe Abbildung 2.4). Bei Aktivierung der Sicherheitsfunktion führt der Frequenzumrichter einen normalen kontrollierten Stopp aus. Diesen können Sie über Klemme 27 aktivieren. Nach Ablauf der sicheren Verzögerungszeit am externen Sicherheitsmodul wird die sichere

Abbildung 2.3 Beispiel für sicher abgeschaltetes Moment

Abschaltung des Motormoments ausgelöst und Klemme 37 wird deaktiviert. Die Rampe ab wird wie im Frequenzumrichter konfiguriert durchgeführt. Ist der Frequenzumrichter nach der sicheren Verzögerungszeit nicht gestoppt, lässt die Aktivierung des sicher abgeschalteten Moments den Frequenzumrichter im Freilauf auslaufen.

HINWEIS

Bei Verwendung der SS1-Funktion wird die Bremsrampe des Frequenzumrichters im Hinblick auf Sicherheit nicht überwacht.

Abbildung 2.4 SS1-Beispiel

130BB970.10

130BC001.10

Einführung zum VLT® HVAC Dr...

Abbildung 2.5 Beispiel für sicher abgeschaltetes Moment, Kategorie 4

Projektierungshandbuch

1. Aktivieren Sie die Funktion „Sicher abgeschaltetes Moment“ durch Wegschalten der 24 V DCSpannung an Klemme 37.

2. Nach Aktivieren der Funktion „Sicher abgeschaltetes Moment“ (d. h. nach der Antwortzeit) lässt der Frequenzumrichter den Motor im Freilauf auslaufen (er erzeugt kein Drehfeld im Motor mehr). Die Antwortzeit ist für das komplette Leistungsangebot an Frequenzumrichtern kürzer als 10 ms.

Es ist gewährleistet, dass der Frequenzumrichter die Erzeugung eines Drehfelds nicht durch einen internen Fehler wieder aufnimmt (gemäß Kat. 3, PL d gemäß EN ISO 13849-1 und SIL 2 gemäß EN 62061). Nach Aktivierung der Funktion „Sicher abgeschaltetes Moment“ zeigt der Frequenzumrichter den Text „Sicher abgeschaltetes Moment aktiviert“. Der zugehörige Hilfetext sagt „Die Funktion „Sicher abgeschaltetes Moment“ wurde durch die Steuerklemme 37 aktiviert (Signal 0V)“. Dies weist darauf hin, dass die Funktion „Sicher abgeschaltetes Moment“ aktiviert wurde oder dass der Normalbetrieb nach einer Aktivierung der Funktion „Sicher abgeschaltetes Moment“ noch nicht wieder aufgenommen wurde.

2 2

HINWEIS

Die Anforderungen von Kat. 3/PL „d“ (ISO 13849-1) werden nur erfüllt, während die 24 V DC-Versorgung zu Klemme 37 von einer Sicherheitsvorrichtung, die selbst Kat. 3/PL „d“ (ISO 13849-1) erfüllt, unterbrochen oder niedrig gehalten wird. Wenn externe Kräfte auf den Motor wirken können, zum Beispiel bei einer vertikalen

Abbildung 2.6 Beispiel für Parallelschaltung mehrerer Frequenzumrichter

1 Sicherheitsrelais 2 Not-Aus-Taster 3 Reset-Taste 4 24 V DC

Tabelle 2.5 Legende für Abbildung 2.3 bis Abbildung 2.6

WARNUNG

Aktivieren der Funktion „Sicher abgeschaltetes Moment“ (d. h. Wegschalten des 24 V DC-Signals an Klemme 37) schafft keine elektrische Sicherheit. Die Funktion „Sicher abgeschaltetes Moment“ selbst reicht nicht aus, um die in EN 60204-1 definierte Notabschaltfunktion zu realisieren. Die Notabschaltung fordert Maßnahmen zur elektrischen Isolierung, z. B. durch Abschaltung der Netzversorgung über ein zusätzliches Schütz.

Achse (hängende Lasten), und eine unerwünschte Bewegung z. B. durch Schwerkraft eine Gefahr darstellen könnte, darf der Motor nicht ohne zusätzliche Fallschutzmaßnahmen betrieben werden. Es müssen z. B. mechanische Bremsen zusätzlich vorgesehen werden.

Zum Wiederanlauf nach Aktivierung der Funktion „sicher abgeschaltetes Moment“ müssen Sie zunächst wieder die 24 V DC-Spannung an Klemme 37 anlegen (Text „Sicher abgeschaltetes Moment aktiviert“ wird immer noch angezeigt), zweitens müssen Sie ein Reset-Signal (über Bus, Digital-E/A oder die [Reset]-Taste am Wechselrichter) erzeugen.

Standardmäßig sind die Funktionen für „sicher abgeschaltetes Moment“ auf den Schutz vor unerwartetem Wiederanlauf eingestellt. Dies bedeutet, dass, um das sicher abgeschaltete Moment zu beenden und normalen Betrieb wieder aufzunehmen, zuerst wieder 24 V DC an Klemme 37 angelegt werden müssen. Danach müssen Sie ein Reset-Signal (über Bus, Digital-E/A oder die [Reset]Taste am Wechselrichter) senden.

130BA967.11

121110987654321

372033322 92719181312

DI DI

SIL 2

Safe Stop

Digital Input

e.g. Par 5-15

PTC Sensor

X44/

Par. 5-19

Terminal 37 Saf e Stop

Safety D evice

Safe Input

Safe Output

Safe AND Input

Manual Rest art

PTC Therm istor C ard

MCB112

Non- Haz ardous AreaHaz ardous

Area

Einführung zum VLT® HVAC Dr... Projektierungshandbuch

Die Funktion „Sicher abgeschaltetes Moment“ kann durch Einstellung von 5-19 Klemme 37 Sicherer Stopp von der Werkseinstellung [1] auf Wert [3] für automatischen

Wiederanlauf eingestellt werden. Ist eine MCB112-Option an den Frequenzumrichter angeschlossen, wird der automatische Wiederanlauf über Werte [7] und [8] eingestellt. Automatischer Wiederanlauf bedeutet, dass „sicher abgeschaltetes Moment“ beendet und normaler Betrieb wieder aufgenommen wird, sobald 24 V DC an Klemme 37 angelegt werden. Es wird kein Reset-Signal benötigt.

WARNUNG

Automatischer Wiederanlauf ist nur in einem von 2 Fällen zulässig:

1. Der Schutz vor unerwartetem Anlauf wird über andere Teile der Installation des „sicher abgeschalteten Moments“ implementiert.

2. Ein Aufenthalt in der Gefahrenzone kann mechanisch ausgeschlossen werden, wenn die Funktion „Sicher abgeschaltetes Moment“ nicht aktiviert ist. Insbesondere müssen Sie Absatz

5.3.2.5 von ISO 12100-2 2003 beachten.

2.6.2 Installation einer externen Sicherheitsvorrichtung in Kombination mit MCB 112

Wenn das Ex-zertifizierte Thermistormodul MCB 112, das Klemme 37 als sicherheitsbezogenen Abschaltkanal verwendet, angeschlossen ist, muss eine UND-Verknüpfung des Ausgangs X44/12 von MCB 112 mit dem sicherheitsbezogenen Sensor (wie eine Not-Aus-Taste, Schalter einer Schutzeinrichtung usw.), der „sicher abgeschaltetes Moment“ aktiviert, erfolgen. Dies bedeutet, dass der Ausgang für „Sicher abgeschaltetes Moment“ Klemme 37 nur aktiv (HIGH = 24 V) ist, wenn sowohl das Signal von Ausgang X44/12 von MCB 112 und das Signal vom sicherheitsbezogenen Sensor aktiv sind. Wenn mindestens eines der 2 Signale inaktiv (LOW = 0 V) ist, muss auch der Ausgang zu Klemme 37 inaktiv sein. Die Sicherheitsvorrichtung mit dieser UND-Logik muss selbst IEC 61508, SIL 2, erfüllen. Die Verbindung vom Ausgang der Sicherheitsvorrichtung mit sicherer UND-Logik zu „Sicher abgeschaltetes Moment“ Klemme 37 muss gegen Kurzschluss geschützt werden. Siehe Abbildung 2.7.

Abbildung 2.7 Abbildung der wesentlichen Aspekte zur Installation einer Kombination einer Anwendung mit „sicher abgeschaltetes Moment“ und einer MCB 112-Anwendung. Das Diagramm zeigt einen Neustarteingang für die externe Sicherheitsvorrichtung. Dies bedeutet, dass in dieser Installation

5-19 Klemme 37 Sicherer Stopp auf den Wert [7] PTC 1 & Relais W oder [8] [8] PTC 1 & Relais A/W eingestellt sein könnte. Weitere Informationen finden Sie im MCB 112 Produkthandbuch.

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Parametereinstellungen für externe Sicherheitsvorrichtung in Kombination mit MCB 112

Wenn MCB 112 angeschlossen ist, wird die Auswahl zusätzlicher Optionen ([4] PTC 1 Alarm bis [9] PTC 1 & Relais W/A) für 5-19 Klemme 37 Sicherer Stopp möglich. Optionen [1]

Sicher abgeschaltetes Moment Alarm und [3] Sicher abgeschaltetes Moment Warnung stehen weiterhin zur

Verfügung, werden aber nicht benutzt, da diese für Installationen ohne MCB 112 oder externe Sicherheitsvorrichtungen bestimmt sind. Wenn [1] Sicher

abgeschaltetes Moment Alarm oder [3] Sicher abgeschaltetes Moment Warnung fälschlicherweise ausgewählt wird und

MCB 112 ausgelöst, reagiert der Frequenzumrichter mit einem Alarm „Gefährlicher Fehler [A72]“ und lässt den Frequenzumrichter sicher im Freilauf auslaufen, ohne automatischen Wiederanlauf. Optionen [4] PTC 1 Alarm und [5] PTC 1 Warnung werden nicht ausgewählt, wenn eine externe Sicherheitsvorrichtung verwendet wird. Diese Optionen sind dafür bestimmt, wenn nur MCB 112 die Funktion „sicher abgeschaltetes Moment“ benutzt. Wenn Option [4] PTC 1 Alarm oder [5] PTC 1 Warnung fälschlicherweise ausgewählt wird und die externe Sicherheitsvorrichtung die Funktion „sicher abgeschaltetes Moment“ auslöst, gibt der Frequenzumrichter einen Alarm „Gefährlicher Fehler [A72]“ aus und lässt den Frequenzumrichter sicher im Freilauf auslaufen, ohne automatischen Wiederanlauf. Optionen [6] PTC 1 & Relais A bis [9] PTC 1 & Relais W/A müssen für die Kombination aus externer Sicherheitsvorrichtung und MCB 112 ausgewählt werden.

HINWEIS

Beachten Sie, dass die Optionen [7] PTC 1 & Relais W und [8] PTC 1 & Relais A/W für automatischen Wiederanlauf

öffnen, wenn die externe Sicherheitsvorrichtung wieder deaktiviert wird.

Dies ist nur in den folgenden Fällen zulässig:

Der Schutz vor unerwartetem Anlauf wird über

•

andere Teile der Installation des „sicher abgeschalteten Moments“ implementiert.

Ein Aufenthalt in der Gefahrenzone kann

•

mechanisch ausgeschlossen werden, wenn die Funktion „Sicher abgeschaltetes Moment“ nicht aktiviert ist. Insbesondere müssen Sie Absatz

5.3.2.5 von ISO 12100-2 2003 beachten.

Weitere Informationen finden Sie im MCB 112 Produk- thandbuch.

2.6.3

Inbetriebnahmeprüfung der Funktion „Sicher abgeschaltetes Moment“

Führen Sie nach der Installation und vor erstmaligem Betrieb eine Inbetriebnahmeprüfung der Anlage oder der Anwendung, die von der Funktion „sicher abgeschaltetes Moment“ Gebrauch macht, durch. Wiederholen Sie außerdem nach jeder Änderung der Anlage oder Anwendung, deren Teil die Funktion „sicher abgeschaltetes Moment“ ist, diese Prüfung.

HINWEIS

Eine bestandene Inbetriebnahmeprüfung ist nach der ersten Installation und nach jeder Änderung der Sicherheitsinstallation Pflicht.

Inbetriebnahmeprüfung (Fall 1 oder 2 je nach Anwendung auswählen):

Fall 1: Schutz vor Wiederanlauf bei Funktion „Sicher abgeschaltetes Moment“ erforderlich (d. h. „sicher abgeschaltetes Moment“ nur, wenn 5-19 Klemme 37 Sicherer Stopp auf die Werkseinstellung [1] eingestellt ist, oder kombinierte Funktion „Sicher abgeschaltetes Moment“ und MCB112, wenn 5-19 Klemme 37 Sicherer Stopp auf [6] oder [9] eingestellt ist):

1.1 Trennen Sie die 24 V DC-Versorgung an Klemme 37 über die externe Trennvorrichtung, während der FC 102 den Motor antreibt (d. h. Netzversorgung bleibt bestehen). Der Prüfungsschritt ist bestanden, wenn der Motor mit einem Freilauf reagiert und die mechanische Bremse (falls angeschlossen) aktiviert ist und, bei angebrachtem LCP der Alarm „Sicher abgeschaltetes Moment [A68]“ angezeigt wird.

1.2 Aktivieren Sie erneut ein Reset-Signal (über Bus, Digitalein-/-ausgang oder [Reset]-Taste). Der Prüfschritt ist bestanden, wenn der Motor im Zustand „Sicher abgeschaltetes Moment“ bleibt und die mechanische Bremse (falls angeschlossen) geschlossen bleibt.

1.3 Legen Sie wieder die 24 V DC-Spannung an Klemme 37 an. Der Prüfungsschritt ist bestanden, wenn der Motor im Freilauf bleibt und die mechanische Bremse (falls angeschlossen) geschlossen bleibt.

1.4 Aktivieren Sie erneut ein Reset-Signal (über Bus, Digitalein-/-ausgang oder [Reset]-Taste). Der Prüfungsschritt ist bestanden, wenn der Motor wieder anläuft.

Die Inbetriebnahmeprüfung ist bestanden, wenn alle 4 Prüfungsschritte 1.1, 1.2, 1.3 und 1.4 erfolgreich absolviert wurden.

2 2

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Fall 2: Automatischer Wiederanlauf nach Aktivieren der Funktion „Sicher abgeschaltetes Moment“ ist erwünscht und zulässig (d. h. nur „sicher abgeschaltetes Moment“,

wenn 5-19 Klemme 37 Sicherer Stopp auf [3] eingestellt ist, oder kombinierte Funktion „Sicher abgeschaltetes Moment“ und MCB 112, wenn 5-19 Klemme 37 Sicherer Stopp auf [7] oder [8] eingestellt ist):

2.1 Trennen Sie die 24 V DC-Versorgung an Klemme 37 über die externe Trennvorrichtung, während der FC 102 den Motor antreibt (d. h. Netzversorgung bleibt bestehen). Der Prüfungsschritt ist bestanden, wenn der Motor mit einem Freilauf reagiert und die mechanische Bremse (falls angeschlossen) aktiviert ist und, bei angebrachtem LCP der Alarm „Sicher abgeschaltetes Moment [W68]“ angezeigt wird.

2.2 Legen Sie wieder die 24 V DC-Spannung an Klemme 37 an.

Der Prüfungsschritt ist bestanden, wenn der Motor wieder anläuft. Die Inbetriebnahmeprüfung ist bestanden, wenn Prüfungsschritte 2.1 und 2.2 erfolgreich absolviert wurden.

Abbildung 2.8 Lüfterkurven (A, B und C) für reduzierte Lüftervolumen

HINWEIS

Siehe Warnung zum Wiederanlaufverhalten in

Kapitel 2.6.1 Klemme 37 Funktion „Sicher abgeschaltetes Moment“.

2.7 Vorteile

2.7.1 Gründe für den Einsatz eines Frequenzumrichters zur Regelung von Lüftern und Pumpen

Der Frequenzumrichter nutzt die Tatsache, dass Zentrifugallüfter und Kreiselpumpen den Proportionalitätsgesetzen für Strömungsgeräte folgen. Weitere Informationen finden Sie im Text Die Proportionalitätsgesetze.

Der klare Vorteil: Energieeinsparung

2.7.2

Der Vorteil beim Einsatz eines Frequenzumrichters zur Drehzahlregelung von Lüftern oder Pumpen sind die erreichbaren Einsparungen im Hinblick auf den Energieverbrauch. Im Vergleich zu alternativen Regelsystemen bietet ein Frequenzumrichter die höchste Energieeffizienz zur Regelung von Lüftungs- und Pumpenanlagen.

Abbildung 2.9 Wenn Sie die Lüfterkapazität mit einem Frequenzumrichter auf 60 % reduzieren, können in Standardanwendungen Energieeinsparungen von mehr als 50 % erzielt werden.

130BA782.10

Discharge damper

Less energy savings

IGV

Costlier installation

Maximum energy savings

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2.7.3 Beispiele für Energieeinsparungen

Wie in der Abbildung gezeigt (Proportionalitätsgesetze), wird der Durchfluss durch Änderung der Drehzahl geregelt. Durch Reduzierung der Drehzahl um nur 20 % gegenüber der Nenndrehzahl wird auch der Durchfluss um 20 % reduziert, da der Durchfluss direkt proportional zur Drehzahl ist. Der Stromverbrauch wird dagegen um 50 % reduziert. Wenn das fragliche System einen Durchfluss liefern muss, der nur an einigen Tagen im Jahr 100 % entspricht, während der Durchschnitt für den Rest des Jahres unter 80 % des Nenndurchflusses liegt, beträgt die gesparte Energie mehr als 50 %.

Die Proportionalitätsgesetze

Abbildung 2.10 beschreibt die Abhängigkeit von Durchfluss, Druck und Leistungsaufnahme von der Drehzahl. Q = Durchfluss P = Leistung Q1 = Nenndurchfluss P1 = Nennleistung Q2 = Gesenkter Durchfluss P2 = Gesenkte Leistung H = Druck n = Drehzahlregelung H1 = Nenndruck n1 = Nenndrehzahl H2 = Gesenkter Druck n2 = Gesenkte Drehzahl

Vergleich von Energieeinsparungen

2.7.4

Mit der Frequenzumrichter-Lösung von Danfoss können größere Energieeinsparungen erzielt werden als mit herkömmlichen Energiesparlösungen. So kann der Frequenzumrichter die Lüfterdrehzahl entsprechend der thermischen Belastung des Systems steuern. Weiterhin weist der Frequenzumrichter eine integrierte Einrichtung auf, mit der er die Funktion eines Gebäudeleitsystems (BMS) übernehmen kann.

Abbildung 2.12 zeigt die typischen Energieeinsparungen, die mit drei wohlbekannten Lösungen möglich sind, wenn das Lüftervolumen auf beispielsweise 60 % reduziert wird. Wie Abbildung 2.12 zeigt, können in typischen Anwendungen mehr als 50 % Energie eingespart werden.

2 2

Tabelle 2.6 In der Gleichung verwendete Abkürzungen

Abbildung 2.10 Die Abhängigkeit von Durchfluss, Druck und Leistungsaufnahme von der Drehzahl

1 2

Durchfluss

Druck

Leistung

P P

Abbildung 2.11 Die 3 häufigsten Systeme zur Einsparung von Energie

500

[h]

1000

1500

2000

200100 300

/h]

400

175HA210.11

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Abbildung 2.12 Durch Druckentlastungsklappen wird die Leistungsaufnahme leicht gesenkt. Durch Leitschaufeln ist eine Reduzierung um 40 % möglich; deren Installation ist allerdings kostspielig. Mit der leicht zu installierenden Frequenzumrichter-Lösung von Danfoss wird der Energieverbrauch um über 50 % reduziert.

Abbildung 2.13 Beispiel mit variablem Fluss

Beispiel mit variablem Fluss über 1

2.7.5 Jahr

Das Beispiel wurde auf Basis einer Pumpenkennlinie berechnet, die von einem Pumpendatenblatt stammt. Das erzielte Ergebnis zeigt Energieeinsparungen von über 50 % bei der gegebenen Durchflussverteilung über ein Jahr. Die Amortisationszeit hängt vom Preis pro kWh sowie vom Preis des Frequenzumrichters ab. In diesem Beispiel beträgt sie weniger als ein Jahr im Vergleich zu Ventilen und konstanter Drehzahl.

Durchflussverteilung über 1 Jahr P

Welle=PWellenleistung

Tabelle 2.7 Energieeinsparungen

Verteilung Ventilregelung Frequenzumrichter-

m3/

ungs

Regelung

aufnahme

kWh

% Stun-

den

Leist-

ungs

A1-B

aufnahme Leist-

kWh A1-C

350 5 438 42,5 18.615 42,5 18.615 300 15 1314 38,5 50.589 29,0 38.106 250 20 1752 35,0 61.320 18,5 32.412 200 20 1752 31,5 55.188 11,5 20.148 150 20 1752 28,0 49.056 6,5 11.388 100 20 1752 23,0 40.296 3,5 6.132

100 8760 275.064 26.801

Tabelle 2.8 Verbrauch

Bessere Regelung

2.7.6

Durch den Einsatz eines Frequenzumrichters zur Durchfluss- oder Druckregelung ergibt sich ein Regelsystem, das sich sehr genau regulieren lässt. Mit Hilfe eines Frequenzumrichters kann die Drehzahl eines Lüfters oder einer Pumpe geändert werden, was für eine stufenlose Regelung von Durchfluss oder Druck sorgt. Darüber hinaus passt ein Frequenzumrichter die Lüfteroder Pumpendrehzahl schnell an die geänderten Durchfluss- oder Druckbedingungen in der Anlage an. Einfache Prozessregelung (Durchfluss, Pegel oder Druck) über integrierte PID-Regelung.

Full load

% Full load current

& speed

500

100

0 12,5 25 37,5 50Hz

200

300

400

600

700

800

175HA227.10

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2.7.7

Korrektur des Leistungsfaktors cos φ

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In der Regel liefert ein VLT® HVAC Drive mit einem cos φ von 1 eine Korrektur des Leistungsfaktors cos φ des Motors. Damit muss der cos φ des Motors bei der Dimensionierung der Kompensationsanlage nicht mehr berücksichtigt werden.

2.7.8 Stern-/Dreieckstarter oder Softstarter nicht erforderlich

Wenn größere Motoren gestartet werden, müssen in vielen Ländern Geräte verwendet werden, die den Startstrom begrenzen. In konventionelleren Systemen sind Stern-/ Dreieckstarter oder Softstarter weit verbreitet. Solche Motorstarter sind bei Verwendung eines Frequenzumrichters nicht erforderlich.

Wie in Abbildung 2.14 gezeigt, benötigt ein Frequenzumrichter nicht mehr als den Nennstrom.

2 2

Abbildung 2.14 Ein Frequenzumrichter nimmt nicht mehr als den Nennstrom auf.

1 VLT® HVAC Drive 2 Stern-/Dreieckstarter 3 Softstarter 4 Start direkt am Netz

Tabelle 2.9 Legende zu Abbildung 2.14

2.7.9

Das Verwenden eines Frequenzumrichters spart Geld

Das Beispiel auf der nächsten Seite zeigt, dass zahlreiche Bauteile beim Einsatz von Frequenzumrichtern nicht notwendig sind. Die Höhe der Kosten für die Aufstellung der beiden Anlagen lässt sich berechnen. Beim Beispiel auf der folgenden Seite lassen sich die beiden Anlagen zu ungefähr dem gleichen Preis realisieren.

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2.7.10 Ohne einen Frequenzumrichter

D.D.C. = Direkte digitale Regelung E.M.S. = Energiemanagementsystem

VVS = Variabler Luftvolumenstrom

Sensor P = Druck Sensor T = Temperatur

Tabelle 2.10 In Abbildung 2.15 und Abbildung 2.16 verwendete Abkürzungen

Abbildung 2.15 Traditionelles Lüftersystem

175HA206.11

Pump

Flow

Return

Supply air

V.A.V

outlets

Duct

Mains

Pump

Return

Flow

Mains

Fan

Main B.M.S

Local D.D.C. control

Sensors

Mains

Cooling section Heating section

Fan section

Pressure control 0-10V or 0/4-20mA

Control temperature 0-10V or 0/4-20mA

VLT

- +

VLT

x3 x3

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2.7.11 Mit einem Frequenzumrichter

2 2

Abbildung 2.16 Durch Frequenzumrichter geregeltes Lüftungssystem

2.7.12

Anwendungsbeispiele

Auf den folgenden Seiten finden Sie einige typische Anwendungsbeispiele aus dem Bereich HLK. Wenn Sie weitere Informationen zu einer Anwendung benötigen, bestellen Sie bei einem Danfoss-Lieferanten ein Informationsblatt, auf dem die Anwendung komplett beschrieben ist.

Variabler Luftvolumenstrom

Fragen Sie nach The Drive to...Improving Variable Air Volume Ventilation Systems MN.60.A1.02

Konstanter Luftvolumenstrom

Fragen Sie nach The Drive to...Improving Constant Air Volume Ventilation Systems MN.60.B1.02

Kühlturmgebläse

Fragen Sie nach The Drive to...Improving fan control on cooling towers MN.60.C1.02

Kondenswasserpumpen

Fragen Sie nach The Drive to...Improving condenser water pumping systems MN.60.F1.02

Primärpumpen

Fragen Sie nach The Drive to...Improve your primary pumping in primary/secondary pumping systems MN.60.D1.02

Hilfspumpen

Fragen Sie nach The Drive to...Improve your secondary pumping in primary/secondary pumping systems MN.60.E1.02

Frequency converter

Cooling coil

Heating coil

Filter

Pressure signal

Supply fan

VAV boxes

Flow

Pressure transmitter

Return fan

130BB455.10

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2.7.13 Variabler Luftvolumenstrom

Systeme mit variablem Luftvolumenstrom (VVS) dienen zur Regelung der Lüftungs- und Temperaturverhältnisse in

Gebäuden. Zentrale VVS-Systeme gelten dabei als die energiesparendste Methode zur Gebäudeklimatisierung. Durch den Einbau zentraler Anlagen lässt sich ein höherer Energienutzungsgrad erzielen als bei verzweigten Systemen. Der höhere Wirkungsgrad ergibt sich aus der Nutzung größerer Kühllüfter und Kälteanlagen, die einen sehr viel höheren Wirkungsgrad haben als kleine Motoren und verzweigte luftgekühlte Kälteanlagen. Außerdem trägt der geringere Wartungsaufwand zur Kostensenkung bei.

2.7.14 Die VLT-Lösung

Während Dämpfer und IGVs (Dralldrosseln) dafür sorgen, dass der Druck im Leitungssystem konstant bleibt, kann durch eine

-Lösung viel mehr Energie eingespart und die Installation weniger komplex gehalten werden. Statt einen künstlichen

Druckabfall zu erzeugen oder den Wirkungsgrad des Lüfters zu senken, senkt der die Lüfterdrehzahl, um den vom System geforderten Fluss und Druck zur Verfügung zu stellen. Zentrifugalgeräte wie Lüfter verhalten sich entsprechend den Gesetzen der Zentrifugalkraft. Das bedeutet, dass die Lüfter den von ihnen produzierten Druck und Fluss senken, während ihre Drehzahl sinkt. Dadurch wird die Leistungsaufnahme erheblich gesenkt. Der Abluftventilator wird laufend überwacht bzw. geregelt, um eine gleichbleibende Strömungsdifferenz zwischen Vor- und Rücklauf aufrechtzuerhalten. Bei Einsatz des hochmodernen PID-Reglers des HVAC-s kann auf zusätzliche Regler verzichtet werden.

Abbildung 2.17 Die VLT-Lösung

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Danfoss FCM 300 Design guide [de]

Specifications and Main Features

Frequently Asked Questions

User Manual