Danfoss vacon 20 cp Installation guide [de]

vacon®20 cp

Frequenzumrichter

Handbuch Installation,

Technik und Wartung

vacon • 3

INDEX

Dokumentcode (Originalbetriebsanleitung): DPD00799K

Bestellnummer: DOC-INS03976+DLUK

Version freigegeben am: 20.5.19

1. Sicherheit .........................................................................................................5

1.1 Schilder ...............................................................................................................................5

1.2 Einheiten .............................................................................................................................5

1.3 Gefahr..................................................................................................................................6

1.4 Warnung vor heißer Oberfläche .........................................................................................6

1.5 Warnungen..........................................................................................................................7

1.6 Erdung und Erdschluss-Schutz..........................................................................................8

1.7 Isolationssystem ...............................................................................................................10

1.8 Kompatibilität mit RCDs ...................................................................................................11

1.9 Kühlsystem .......................................................................................................................12

2. Lieferumfang ..................................................................................................13

2.1 Typenschlüssel .................................................................................................................14

2.2 Bestellnummern...............................................................................................................15

2.3 Auspacken und Anheben des Frequenzumrichters.........................................................16

2.4 Zubehör .............................................................................................................................16

2.4.1 Entsorgung........................................................................................................................17

3. Montage ..........................................................................................................18

3.1 Abmessungen ...................................................................................................................18

3.1.1 Gehäuse MS2, dreiphasige Version ..................................................................................18

3.1.2 Gehäuse MS2, einphasige Version....................................................................................19

3.1.3 Gehäuse MS3.....................................................................................................................20

3.2 Kühlung .............................................................................................................................21

3.3 Umgebungstemperatur ....................................................................................................21

3.4 Montageanweisungen für den Kühlkörper.......................................................................21

3.5 Installationsabstände........................................................................................................24

3.6 Wärmebedingte Verlustleistung.......................................................................................25

3.7 Bemessung eines externen Kühlkörpers.........................................................................26

4. Netzanschlüsse...............................................................................................29

4.1 Leistungsschalter .............................................................................................................31

4.2 UL-Normen für Kabel .......................................................................................................31

4.3 Beschreibung der Klemmen.............................................................................................32

4.3.1 Leistungsanschlüsse MS2, dreiphasige Version..............................................................32

4.3.2 Leistungsanschlüsse MS2, einphasige Version ...............................................................33

4.3.3 MS3-Leistungsanschlüsse ...............................................................................................34

4.4 Kabelquerschnitte und -auswahl .....................................................................................35

4.4.1 Kabel- und Sicherungsgrößen, Gehäuse MS2 bis MS3....................................................35

4.4.2 Kabel- und Sicherungsgrößen, Gehäuse MS2 bis MS3, Nordamerika ............................36

4.5 Kabel für den Bremswiderstand ......................................................................................36

4.6 Steuerkabel.......................................................................................................................37

4.7 Kabelinstallation ...............................................................................................................37

5. Steuereinheit..................................................................................................39

5.1 Steuerkabel.......................................................................................................................42

5.1.1 Steuerkabelgrößen ...........................................................................................................42

5.1.2 Standard-E/A-Klemmen...................................................................................................43

5.1.3 Relaisklemmen .................................................................................................................44

5.1.4 STO-Klemmen (Safe Torque Off) ......................................................................................44

5.1.5 Beschreibung zusätzlicher Echoanschlüsse....................................................................45

5.1.6 LED-Verarbeitung .............................................................................................................49

5.1.7 Auswahl von Anschlussfunktionen über DIP-Schalter ....................................................50

Ver. K

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vacon • 4

5.2 Feldbusanschlüsse ...........................................................................................................51

5.2.1 Modbus RTU-Protokoll .....................................................................................................52

5.2.2 Vorbereitung auf die RS485-Nutzung...............................................................................53

6. Inbetriebnahme ..............................................................................................54

6.1 Inbetriebnahme des Umrichters ......................................................................................55

6.2 Änderung der EMV-Schutzklassifizierung .......................................................................56

6.2.1 Änderung der EMV-Schutzklassifizierung – dreiphasige Version MS2 ...........................56

6.2.2 Änderung der EMV-Schutzklassifizierung – einphasige Version MS2.............................58

6.2.3 Änderung der EMV-Schutzklassifizierung – MS3.............................................................59

6.3 Betrieb des Motors ...........................................................................................................60

6.3.1 Kabel- und Motorisolationsprüfungen .............................................................................60

6.4 Wartung.............................................................................................................................61

6.4.1 Aufladen von Kondensatoren in gelagerten Einheiten.....................................................61

7. Technische Daten............................................................................................62

7.1 Nennleistung des Frequenzumrichters ...........................................................................62

7.1.1 Netzspannung 3AC 208–240 V ..........................................................................................62

7.1.2 Netzspannung 1AC 208–240 V ..........................................................................................62

7.1.3 Netzspannung 3AC 380–480 V ..........................................................................................63

7.1.4 Definitionen für Überlast ..................................................................................................63

7.2 Bremswiderstände............................................................................................................64

7.2.1 Interner Bremswiderstand ...............................................................................................64

7.2.2 Externer Bremswiderstand ..............................................................................................64

7.3 VACON® 20 CP – Technische Daten ................................................................................65

7.3.1 Technische Informationen zu Steueranschlüssen...........................................................68

8. Optionen..........................................................................................................70

8.1 VACON® Steuertafel mit 7-Segment-Display..................................................................70

8.2 Textsteuertafel..................................................................................................................71

8.3 Menüstruktur ....................................................................................................................72

8.4 Verwenden der Steuertafel...............................................................................................73

8.4.1 Hauptmenü........................................................................................................................73

8.4.2 Quittieren von Fehlern ......................................................................................................74

8.4.3 Taste für die lokale/fernbediente Steuerung ...................................................................74

8.4.4 Sollwertmenü....................................................................................................................75

8.4.5 Menü „Betriebsdaten“ ......................................................................................................76

8.4.6 Parametermenü................................................................................................................77

8.4.7 System/Fehler-Menü........................................................................................................78

8.5 Fehlersuche ......................................................................................................................80

8.6 Optionskarten....................................................................................................................85

8.6.1 Installation von Zusatzkarten ...........................................................................................86

9. Safe Torque Off (Sicher abgeschaltetes Moment)...........................................89

9.1 Allgemeine Beschreibung.................................................................................................89

9.2 Warnungen........................................................................................................................90

9.3 Normen .............................................................................................................................91

9.4 Das STO-Prinzip................................................................................................................93

9.4.1 Technische Einzelheiten ...................................................................................................94

9.5 Anschlüsse........................................................................................................................95

9.5.1 Sicherheitsfunktion Kat. 4/PL e/SIL 3 ..............................................................................96

9.5.2 Sicherheitsfunktion Kat. 3/PL e/SIL 3 ..............................................................................98

9.5.3 Sicherheitsfunktion Kat. 2/PL d/SIL 2 ..............................................................................98

9.5.4 Sicherheitsfunktion Kat. 1 / PL c / SIL 1...........................................................................99

9.6 Inbetriebnahme...............................................................................................................100

9.6.1 Allgemeine Verdrahtungsanleitung................................................................................100

9.6.2 Checkliste für die Inbetriebnahme.................................................................................101

9.7 Parameter und Fehlersuche...........................................................................................102

9.8 Wartung und Diagnose....................................................................................................102

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Sicherheit vacon • 5

1. SICHERHEIT

Dieses Handbuch enthält deutlich gekennzeichnete Warnungen, die Ihrer persönlichen Sicherheit dienen und eine unbeabsichtigte Beschädigung des Produkts und der daran angeschlossenen Applikationen verhindern sollen.

Bitte lesen Sie diese Warnhinweise sorgfältig durch. Der VACON

Wechselstrommotoren und Dauermagnetmotoren. Das Produkt ist für eine Installation an einem Ort mit eingeschränktem Zugriff und für eine allgemeine Nutzung vorgesehen.

Nur von VACON installieren, betreiben und warten.

1.1 Schilder

Die Gefahrenhinweise und Warnungen sind wie folgt gekennzeichnet:

CP (Cold Plate) ist ein Umrichter für die Steuerung von asynchronen

zugelassenes, geschultes und qualifiziertes Personal darf den Umrichter

= GEFÄHRLICHE SPANNUNG

= HEISSE OBERFLÄCHE!

= WARNUNG oder ACHTUNG

Tabelle 1. Warnschilder.

1.2 Einheiten

Die in diesem Handbuch verwendeten Abmessungen sind konform zu den IMS-Einheiten (International Metric System), auch als SI-Einheiten (Système International d'Unités) bezeichnet. Für die UL-Zertifizierung der Ausrüstung werden für einige dieser Abmessungen auch die äquivalenten britischen Maße angegeben.

Physische

Abmessung

SI-Wert US-Wert

Umwandlungsfaktor

US-Bezeichnung

Länge 1 mm 0,0394 Zoll 25,4 Zoll

Gewicht 1 kg 2,205 lb 0,4536 Pound

Drehzahl

Temperatur 1 °C (T1) 33,8 °F (T2) T2 = T1 x 9/5 + 32 Fahrenheit

Drehmoment 1 Nm 8,851 lbf in 0,113

Leistung 1 kW 1,341 PS 0,7457 Pferdestärken

Tabelle 2. Tabelle für die Einheitenumwandlung.

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1min

–1

1 U/min 1

Umdrehungen pro Minute

pound-force inches

vacon • 6 Sicherheit

1.3 Gefahr

Die Bauteile der Leistungseinheit von VACON® 20 CP-Umrichtern stehen unter Spannung, wenn der Umrichter an das Netzpotenzial angeschlossen ist. Der

Kontakt mit diesen spannungsführenden Teilen ist äußerst gefährlich und kann zu schweren Verletzungen oder sogar zum Tod führen.

Die Motoranschlussklemmen (U, V, W) sind stromführend, wenn der VACON CP-Umrichter an das Stromnetz angeschlossen ist, auch wenn der Motor nicht arbeitet.

Warten Sie nach dem Trennen des Frequenzumrichters vom Netz, bis die Anzeigeleuchten an der Steuertafel erloschen sind (falls keine Steuertafel angeschlossen ist, achten Sie auf die Anzeigeleuchten an der Abdeckung). Warten Sie anschließend weitere 30 Sekunden vor jeglichen Arbeiten an den Anschlüssen des VACON dieser Zeit mithilfe eines Messinstruments sicher, dass absolut keine

. Vergewissern Sie sich vor jeder Arbeit an elektrischen Geräten, dass

anliegt

die Spannungsversorgung getrennt wurde!

Die Steuereingangs-/-ausgangsklemmen sind vom Netzpotenzial isoliert. An den

Relaisausgangsklemmen und anderen E/A-Klemmen kann jedoch eine gefährliche Steuerspannung anliegen, auch wenn der VACON

vom Stromnetz getrennt ist. Auch während eines Leerauslaufes (siehe Applikationshandbuch) fließt Spannung

vom Motor zum Antrieb. Aus diesem Grund sollte jede Berührung von Bauteilen des Frequenzumrichters vermieden werden, bis der Motor vollständig zum Stillstand gekommen ist. Warten Sie, bis die Anzeigeleuchten an der Steuertafel erloschen sind (falls keine Steuertafel angeschlossen ist, achten Sie auf die Anzeigeleuchten an der Abdeckung). Warten Sie weitere 30 Sekunden, bevor Sie mit Arbeiten am Umrichter beginnen.

20 Cold Plate-Umrichters. Stellen Sie nach Ablauf

20 CP-Umrichter

Spannung

1.4 Warnung vor heißer Oberfläche

Die Metallteile des Gehäuses können heißer als 70 °C werden. Nicht berühren – es besteht ernste Verbrennungsgefahr.

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Sicherheit vacon • 7

1.5 Warnungen

Der VACON® 20 CP-Frequenzumrichter ist nur für die ortsfeste Installation bestimmt.

Nur DVC A-Schaltkreise (Decisive Voltage Class A gemäß IEC 61800-5-1) dürfen an die Steuereinheit angeschlossen werden. Diese Anweisung dient dem Schutz des

Umrichters und der Client-Anwendung. VACON Folgeschäden, die durch den unsachgemäßen Anschluss externer Schaltkreise an den Umrichter entstehen. Weitere Informationen finden Sie in 1.7.

Führen Sie keine Messungen durch, solange der Frequenzumrichter an das Stromversorgungsnetz angeschlossen ist.

Der Berührungsstrom von VACON Wechselstrom. Laut Produktnorm EN61800-5-1 muss für eine zusätzliche Schutzleitung gesorgt werden. Siehe 1.6.

Wenn der Frequenzumrichter als Teil einer Maschine verwendet wird, liegt es in der

Verantwortung des Maschinenherstellers, die Maschine mit einem Sicherheits- schaltgerät gemäß EN60204-1 zu versehen. Siehe 4.1.

20 CP-Umrichtern ist höher als 3,5 mA

haftet nicht für direkte oder

Es dürfen nur Originalersatzteile von VACON

Sofern das Startsignal aktiv ist, startet der Motor sofort nach dem Einschalten bzw. nach dem Quittieren einer Stromunterbrechung oder eines Fehlers. Dies trifft jedoch nicht zu, wenn für die Start-/Stopp-Logik die Impulssteuerung ausgewählt wurde. Außerdem können sich bei Parameter-, Applikations- oder Softwareänderungen die E/AFunktionen (einschließlich Starteingaben) ändern. Trennen Sie daher den Motor von der Stromversorgung, wenn ein unvorhergesehener Start Gefahren verursachen kann. Dies gilt nur, wenn STO-Eingänge mit Spannung versorgt sind. Um einen unerwarteten Neustart zu vermeiden, schließen Sie ein geeignetes Sicherheitsrelais an die STO-Eingänge an.

Nach der automatischen Fehlerquittierung startet der Motor automatisch. Hierzu muss die Funktion zur automatischen Fehlerquittierung aktiviert sein. Weitere Einzelheiten finden Sie im Applikationshandbuch. Dies gilt nur, wenn STO-Eingänge mit Spannung versorgt sind. Um einen unerwarteten Neustart zu vermeiden, schließen Sie ein geeignetes Sicherheitsrelais an die STOEingänge an.

Vor der Durchführung von Messungen am Motor oder Motorkabel müssen Sie das Motorkabel vom Frequenzumrichter trennen.

Führen Sie an keinem Bauteil des VACON durch. Bei allen Prüfungen ist das vorgeschriebene Verfahren zu beachten. Wird dieses Verfahren nicht eingehalten, kann dies zu Schäden am Produkt führen.

verwendet werden.

20 CP Spannungsfestigkeitsprüfungen

Vermeiden Sie den Kontakt mit den Bauteilen auf den Platinen. Diese Bauteile können durch elektrostatische Entladungen (ESE) beschädigt werden.

Vergewissern Sie sich, dass der EMV-Pegel des Frequenzumrichters den Anforderungen Ihres Stromnetzes entspricht.

In Wohngegenden kann dieses Produkt Hochfrequenzstörungen erzeugen. In diesem Fall hat der Benutzer entsprechende Abhilfemaßnahmen zu ergreifen.

Verwenden Sie den internen Bremswiderstand nicht bei Installationen über 2.000 m Höhe.

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vacon • 8 Sicherheit

1.6 Erdung und Erdschluss-Schutz

ACHTUNG!

Der VACON® 20 CP-Frequenzumrichter muss grundsätzlich über einen Erdungsleiter geerdet werden, der an die Erdungsklemme angeschlossen wird (mit gekennzeichnet).

Da der Berührungsstrom (bei der dreiphasigen Version) höher als 3,5 mA Wechselstrom ist, muss der Umrichter gemäß EN61800-5-1 eine feste Verbindung aufweisen, und es muss eine zusätzliche Klemme für einen zweiten Schutzerdungsleiter vorgesehen werden, welcher denselben Querschnitt hat wie der erste Schutzerdungsleiter.

Es werden drei Schrauben (für die dreiphasige Version) bereitgestellt für: den ORIGINALSchutzerdungsleiter, den ZWEITEN Schutzleiter und den MOTOR-Schutzleiter (welche Schraube jeweils verwendet wird, kann der Kunde auswählen). Weitere Informationen über die Position der drei Schrauben in den beiden möglichen Optionen finden Sie in Abbildung 1.

Abbildung 1. Schutzerdungsanschlüsse MS2 und MS3, dreiphasige Version.

Beim VACON denselben Querschnitt haben, vorausgesetzt, sie bestehen aus demselben Metall (weil der Querschnitt des Phasenleiters kleiner als 16 mm

20 CP können der Phasenleiter und der entsprechende Schutzerdungsleiter

ist).

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Sicherheit vacon • 9

Abbildung 2. Schutzerdungsanschlüsse MS2, einphasige Version.

Jeder Schutzerdungsleiter, der nicht Teil des Stromversorgungskabels oder des Kabelgehäuses ist, muss in jedem Fall mindestens folgenden Durchmesser aufweisen:

•2,5mm

•4 mm dass bei einem Versagen der Zugentlastung der Schutzerdungsleiter im Kabel als letzter Leiter unterbrochen wird.

Dabei sind stets die örtlichen Vorschriften bezüglich der Mindestgröße des Schutzerdungsleiters zu beachten.

HINWEIS: Aufgrund der hohen kapazitiven Ströme im AC-Antrieb besteht die Möglichkeit, dass

Fehlerstromschutzschalter nicht ordnungsgemäß funktionieren.

bei mechanischem Schutz oder

ohne mechanischen Schutz. Bei über Kabel verbundenen Geräten ist dafür zu sorgen,

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vacon • 10 Sicherheit

LEISTUNGSEINHEIT

L1 L2 L3

U V

R01 __

R02 __

10Vref __

Analogeingänge __

Digital-Eingänge __

Analogausgang __

24V __

RS485 __

STO __

Panel

STEUEREINHEIT

Verstärkt

Mains

DVC A

DVC A oder Mains

(**)

DC-

(*)

DC+/R+ R-

1.7 Isolationssystem

Bitte sehen Sie sich das in Abbildung 2 gezeigte Isolationssystem sorgfältig an, bevor Sie Schaltkreise an die Einheit anschließen.

Die Steuereinheit des VACON der Norm IEC 61800-5-1 in Bezug auf DVA A-Stromkreise und auch die strengeren Anforderungen an die Isolierung der IEC 60950-1 in Bezug auf SELV-Stromkreise.

Je nach Isoliersystem des VACON® 20 CP muss nach diesen drei Anschlussgruppen unterschieden werden:

• Netz- und Motoranschlüsse (L1, L2, L3, U, V, W) oder (L, N, U, V, W)

(**)

• Relais (R01, R02)

• Steueranschlüsse (E/As, RS485, STO)

Die Steueranschlüsse (E/As, RS485, STO) sind vom Netz isoliert (die Isolation ist gemäß IEC 618005-1 verstärkt), und die Masseklemmen (GND) sind über die Schutzerdung (PE) geerdet.

20 CP erfüllt die Anforderungen an die Isolierung

Das ist wichtig, wenn sie andere Schaltkreise an den Umrichter anschließen und die gesamte Baugruppe prüfen müssen. Bei Unsicherheiten oder Fragen wenden Sie sich bitte an Ihre VaconVertretung vor Ort.

Abbildung 3. Isolationssystem (dreiphasige Version).

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Sicherheit vacon • 11

LEISTUNGSEINHEIT

R01 __

R02 __

10Vref __

Analogeingänge __

Digital-Eingänge __

Analogausgang __

24V __

RS485 __

Panel

STEUEREINHEIT

Verstärkt

Mains

DVC A

DVC A oder Mains

(**)

L N

DC- DC+

1.8 Kompatibilität mit RCDs

Abbildung 4. Isolationssystem (einphasige Version).

(*)

Nur bei MS3.

(**)

Die Relais können auch für DVC A-Schaltkreise verwendet werden. Dies ist nur

möglich, wenn beide Relais für DVC A-Schaltkreise verwendet werden: Eine

Mischung von Stromnetz und DVC A ist nicht zulässig.

Dieses Produkt kann einen DC-Strom im Schutzerdungsleiter verursachen. Wenn eine Fehlerstrom-Schutzeinrichtung (RCD) oder ein Fehlerstrom- Überwachungsgerät (RCM) für den Schutz bei direktem oder indirektem Kontakt verwendet wird, ist nur ein RCD oder RCM vom Typ B auf der Versorgungsseite dieses Produkts zulässig.

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vacon • 12 Sicherheit

1.9 Kühlsystem

Der VACON® 20 CP ist als „Cold Plate“-Lösung konzipiert. Der Kunde muss ihn in sein eigenes Gehäuse integrieren und einen geeigneten Kühlkörper vorsehen. In jedem Fall sollten unter maximalen Betriebsbedingungen die folgenden Temperaturen nicht überschritten werden:

• Temperatur um das Polymergehäuse (des VACON

• Temperatur an der Kühlplatte (des VACON

Wenden Sie sich bitte an Ihre lokale Vacon-Vertretung, wenn Sie genauere Informationen oder Unterstützung bei der Bemessung des Kühlsystems in Ihrer Endanwendung benötigen.

HINWEIS: Bis 1,5 kW (Spannungsbereich 380–480 V) und 0,75 kW (Spannungsbereich 208–240 V) verfügt der Umrichter über keinen Hauptlüfter zur Kühlung.

20 CP): max. 70 °C

20 CP): max. 85 °C

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Lieferumfang vacon • 13

44025325

M171600182

70SCO00343

Danfoss A/S, 6430 Nordborg, Denmark

P2:2.2kW:400 V / 3hp: 480 V IP66

U2: 3AC 0-Input V 0-320 Hz, I2: 5.6 A

U1: 3AC 380-480 V 50/60 Hz, I1: 7.3 A

Made in I taly

POWER:

OUTPUT:

INPUT:

VACON 0020-3L-000 6-4-X

170426

FW0117V012

Marks:

Cust. Ord. No:

Application:

Firmware:

B.ID:

S/N:

Code:

Type:

AC DRIVE

M171600182

70SCO 00343

Vacon-

Typenschlüssel

Nennstrom

Versorgungsspannung

ApplikationsCode

EMV-Klasse

IP-Klasse

Seriennummer

Bestellnummer

des Kunden

VaconBestellnummer

Batch ID

2. LIEFERUMFANG

Sie können die Richtigkeit der Lieferung überprüfen, indem Sie Ihre Bestelldaten mit den Antriebsinformationen auf dem Verpackungsetikett vergleichen. Sollte die Lieferung nicht Ihrer Bestellung entsprechen, setzen Sie sich bitte sofort mit Ihrem Händler in Verbindung. Siehe Absatz 2.4.

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Abbildung 5. VACON®Verpackungsetikett.

vacon • 14 Lieferumfang

VACON

Dieses Segment ist bei allen Produkten gleich.

0020

Produktreihe: 0020 = Vacon 20

Eingang/Funktion: 3L = 3-phasiger Eingang 1L = 1-Phasen-Eingang

0009

Antriebsstrom in Ampere, z.B. 0009 = 9 A Alle Daten des Umrichters siehe Tabelle 38,

Tabelle 39 und Tabelle 40.

Versorgungsspannung: 2 = 208–240 V 4 = 380–480 V

- Cold Plate

+xxxx +yyyy

Zusatzcodes Beispiele für Zusatzcodes: +DBIR Dynamic Brake Internal Resistance (interner

dynamischer Bremswiderstand) (optional)

2.1 Typenschlüssel

Der VACON®-Typenschlüssel setzt sich aus einem 9-Segment-Code und optionalen +Codes zusammen. Die einzelnen Segmente des Typenschlüssels entsprechen genau dem Produkt und den Optionen, die Sie bestellt haben. Der Code hat das folgende Format:

VACON0020-3L-0009-4-CP +xxxx +yyyy

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Lieferumfang vacon • 15

2.2 Bestellnummern

Die folgende Tabelle zeigt die Bestellnummern für die Umrichter der Produktfamilie VACON® 20 Cold Plate:

Gehäusegröße Bestellnummer Beschreibung

Netzspannung 3AC 208–240 V

VACON0020-3L-0004-2-CP Umrichter 0,75 kW–1,0 HP

MS2

MS3

Netzspannung 1AC 208–240 V

MS2

VACON0020-3L-0005-2-CP Umrichter 1,1 kW–1,5 HP VACON0020-3L-0007-2-CP Umrichter 1,5 kW–2,0 HP VACON0020-3L-0011-2-CP Umrichter 2,2 kW–3,0 HP

VACON0 020-3L-0012-2-CP Umrichter 3,0 kW–4,0 HP

VACON0020-3L-0017-2-CP Umrichter 4,0 kW–5,0 HP

VACON0020-1L-0004-2-CP Umrichter 0,75 kW–1,0 HP VACON0020-1L-0005-2-CP Umrichter 1,1 kW–1,5 HP VACON0020-1L-0007-2-CP Umrichter 1,5 kW–2,0 HP

Netzspannung 3AC 380–480 V

VACON0020-3L-0003-4-CP Umrichter 0,75 kW–1,0 HP VACON0020-3L-0004-4-CP Umrichter 1,1 kW–1,5 HP

MS2

MS3

Tabelle 3. Bestellnummern des VACON

Alle technischen Details finden Sie in Kapitel 7.

VACON0020-3L-0005-4-CP Umrichter 1,5 kW–2,0 HP VACON0020-3L-0006-4-CP Umrichter 2,2 kW–3,0 HP VACON0020-3L-0008-4-CP Umrichter 3,0 kW–4,0 HP VACON0020-3L-0009-4-CP Umrichter 4,0 kW–5,0 HP VACON0020-3L-0012-4-CP Umrichter 5,5 kW–7,5 HP VACON0020-3L-0016-4-CP Umrichter 7,5 kW–10,0 HP

20 Cold Plate.

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vacon • 16 Lieferumfang

2.3 Auspacken und Anheben des Frequenzumrichters

Das Gewicht des Frequenzumrichters ist von der Gehäusegröße abhängig. Hinweise zum Gewicht der einzelnen Gehäusegrößen finden Sie unten in Tabelle 4.

Gehäuse Gewicht [kg] Gewicht [lb]

MS2 2 4,4 MS3 3 6,6

Tabelle 4. Gehäusegewichte.

VACON Auslieferung an den Kunden sorgfältigen Tests und Qualitätsprüfungen unterzogen. Nach dem Auspacken sollten Sie das Produkt jedoch auf Transportschäden untersuchen und überprüfen, ob

Falls das Gerät während des Transports beschädigt wurde, wenden Sie sich bitte zunächst an die Frachtversicherung oder den Spediteur.

20 Cold Plate-Frequenzumrichter wurden vor dem Verlassen des Werks bzw. vor

der Lieferumfang vollständig ist.

2.4 Zubehör

Nach dem Herausheben des Frequenzumrichters sollten Sie sofort überprüfen, ob die Lieferung vollständig ist und der Plastikbeutel das folgende Zubehör enthält:

Artikel Menge Zweck

Sechspoliger schwarzer Stecker

STO-Endverbinder

M3,5 x 8 TapTite-Schraube 4

(siehe Abbildung 6) für die Verwendung der STO-Funktion

Schrauben für Steuerkabelklemmen

M1-3-Kabelklemme 2 Klemmsteuerkabel

* Nur bei der dreiphasigen MS2-Version und MS3 enthalten.

Abbildung 6. STO-Anschluss.

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Lieferumfang vacon • 17

2.4.1 Entsorgung

Wenn das Gerät das Ende seiner Lebensdauer erreicht hat, darf es auf keinen Fall mit dem herkömmlichen Hausmüll entsorgt werden. Die wichtigsten Komponenten des Produktes können wiederverwertet werden. Einige Komponenten müssen jedoch voneinander getrennt werden, da bestimmte Werkstoffe und Komponenten als elektrischer und elektronischer Sondermüll behandelt werden. Um ein umweltgerechtes und sicheres Recycling zu gewährleisten, muss das Produkt zu einer geeigneten Recycling-Stelle gebracht oder an den Hersteller zurückgegeben werden. Beachten Sie alle geltenden Gesetze und Vorschriften, da sie gegebenenfalls eine Sonderbehandlung von bestimmten Komponenten vorschreiben oder eine spezielle Behandlung als ökologisch sinnvoll erachten.

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vacon • 18 Montage

3. MONTAGE

Der Frequenzumrichter kann an der Wand oder an der Rückwand eines Schaltschranks montiert werden. Außerdem muss die Montagefläche relativ eben sein. Beide Baugrößen können in jeder Position montiert werden (Schutzart IP20 ist nur bei Montage wie in den Bildern unten gezeigt gewährleistet). Der Umrichter wird mit zwei Schrauben (oder Bolzen, je nach Gerätegröße) befestigt.

3.1 Abmessungen

3.1.1 Gehäuse MS2, dreiphasige Version

Abbildung 7. VACON

Gehäuse

MS2 133,0 x 164,5 x 73,5 5,24 x 6,48 x 2,89

MS2 mit Platte 133,0 x 164,5 x 79,5 5,24 x 6,48 x 3,13

20 Cold Plate, MS2 als dreiphasige Version.

Tabelle 5.

Abmessungen B x H x T

[mm] [in]

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Montage vacon • 19

3.1.2 Gehäuse MS2, einphasige Version

Abbildung 8. VACON

Gehäuse

MS2 133,0 x 163,5 x 73,5 5,23 x 6,43 x 2,89

MS2 mit Platte 133,0 x 163,5 x 79,5 5,23 x 6,43 x 3,13

20 Cold Plate, MS2 als einphasige Version.

Tabelle 6.

Abmessungen B x H x T

[mm] [in]

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vacon • 20 Montage

3.1.3 Gehäuse MS3

Abbildung 9. VACON

Gehäuse

MS3 161,0 x 246,0 x 73,5 6,34 x 9,69 x 2,89

MS3 mit Platte 161,0 x 246,0 x 83,0 6,34 x 9,69 x 3,27

20 Cold Plate, MS3.

Tabelle 7.

Abmessungen B x H x T

[mm] [in]

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Montage vacon • 21

3.2 Kühlung

Der Frequenzumrichter produziert aufgrund der Energieableitung der elektronischen Bauteile (Gleichrichter und IGBT) während des Betriebs Wärme und wird von einem Kühlkörper über die Kühlplatte des Frequenzumrichters gekühlt. Die Fähigkeit, diese Wärme abzuleiten, hängt hauptsächlich von der Größe der Oberfläche des Kühlkörpers, der Umgebungstemperatur und dem Wärmeübergangswiderstand ab. Eine Erhöhung der Wärmeübertragungsrate kann nur bis zu einem gewissen Punkt durch Vergrößerung der Oberfläche des Kühlkörpers erreicht werden. Eine zusätzliche Erhöhung der Wärmeableitung durch Vergrößerung des Kühlkörpers ist nicht möglich. Der Frequenzumrichter sollte mit der Kühlplatte an einem Kühlkörper mit dem geringstmöglichen Wärmeübergangswiderstand montiert werden.

3.3 Umgebungstemperatur

Die Umgebungstemperatur des Frequenzumrichters darf 70 °C am Installationsort des Umrichters nicht überschreiten. Die Aluminiumplatte an der Rückseite des Frequenzumrichters wird „Kühlplatte“ genannt. Die Temperatur der Kühlplatte sollte 85 °C nie überschreiten.

Der Frequenzumrichter kann beschädigt werden, wenn die Temperatur der Kühlplatte die angegebene Toleranzgrenze überschreitet. Zu starke Hitze kann auch die Lebensdauer der verschiedenen Komponenten des Frequenzumrichters verkürzen.

3.4 Montageanweisungen für den Kühlkörper

Die VACON® 20 CP-Frequenzumrichter wurden für die Installation an Oberflächen konzipiert, die den in diesem Absatz aufgeführten Spezifikationen entsprechen.

Die Oberfläche des Kühlkörpers, die mit der Kühlplatte des Frequenzumrichters in Kontakt ist, muss frei von Schmutz und Staubpartikeln sein. Die Ebenheit der Passfläche darf 50μm (DIN EN ISO 1101) über die gesamte Passfläche nicht überschreiten, und die Rautiefe darf nicht unter 6,3 μm liegen (DIN EN ISO 4287). Die maximale Rautiefe der Oberfläche darf 10 μm nicht überschreiten (DIN EN ISO 4287).

Zwischen dem Kühlkörper und der Kühlfläche des Frequenzumrichters ist eine Wärmeleitpaste einzubringen. Die Wärmeleitpaste unterstützt die Wärmeableitung des Umrichters. Wir empfehlen die in der folgenden Tabelle genannten Wärmeleitpasten:

Hersteller Typ Modell

Wacker Chemie

Fischer Elektronik

WLPF

Tabelle 8. Empfohlene Wärmeleitpaste für Kühlplatte.

Wir empfehlen das Auftragen der Wärmeleitpaste mittels Siebdruck. In bestimmten Fällen kann der Auftrag mit einem Hartgummiroller in Frage kommen. Nach der Montage des Frequenzumrichters an den Kühlkörper überschüssige Paste um die Platte herum abwischen.

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Silikonhaltige

Wärmeleitpaste

Silikonhaltige

Wärmeleitpaste

P 12

WLPF

Empfohlene

aufzutragende Menge

100 μm

Die Schicht

gleichmäßig auf der

Oberfläche verteilen

vacon • 22 Montage

Den VACON® 20 CP an der Gegenfläche am Kühlkörper positionieren und die Schrauben wie in der Tabelle angegeben anziehen:

Gehäusegröße Schraubengröße Anzugsmoment N•m

MS2

MS3

Alle Schrauben mit den vorgeschriebenen Anzugsmomenten anziehen. Andernfalls wird der Umrichter eventuell nicht richtig gekühlt und kann Schaden nehmen.

M5 (gemäß DIN 7985 - 8,8

(mit Unterlegscheibe))

M5 (gemäß DIN 7985 - 8,8

(mit Unterlegscheibe))

Tabelle 9. Schraubengröße und Anzugsmoment.

2,0 bis 2,5 Nm

Abbildung 10. Kühlkörperplatte für MS2 (Ansicht von oben). Die Stärke der Platte beträgt 6,0 mm.

Tabelle 10.

Abmessungen B x H x T

Gehäuse

[mm] [in]

MS2 64,0 x 110,0 x 6,0 2,52 x 4,33 x 0,24

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Montage vacon • 23

Abbildung 11. Kühlkörperplatte für MS3 (Ansicht von oben). Die Stärke der Platte beträgt 9,5 mm.

Tabelle 11.

Abmessungen B x H x T

Gehäuse

[mm] [in]

MS3 100,0 x 148,0 x 9,5 3,94 x 5,83 x 0,37

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vacon • 24 Montage

AACA

3.5 Installationsabstände

Rund um den Frequenzumrichter muss genügend Freiraum für ausreichende Luftzirkulation und Kühlung vorhanden sein. Auch für verschiedene Wartungsarbeiten sollte ein gewisser Freiraum eingeplant werden.

Tabelle 12 nennt die einzuhaltenden Mindestabstände. Außerdem müssen Sie sich unbedingt vergewissern, dass die Temperatur der Kühlluft nicht die maximale Umgebungstemperatur des Frequenzumrichters übersteigt.

Weitere Informationen über die erforderlichen Abstände in unterschiedlichen Installationen erhalten Sie direkt bei Vacon.

Mindestabstand in mm

Typ A B C

Alle Typen 30 30 30

Tabelle 12. Mindestabstände

um den Frequenzumrichter.

Abbildung 12. Installationsabstand.

A = Abstand links und rechts vom Antrieb B = Abstand oberhalb des Umrichters D = Abstand unterhalb des Frequenzumrichters

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Montage vacon • 25

3.6 Wärmebedingte Verlustleistung

Die unten stehende Tabelle enthält Angaben zu dem thermischen Verhalten des VACON® 20 CPFrequenzumrichters bezogen auf den Nennausgangsstrom. Die Verlustleistung im Standby beträgt 12 W bei allen Baugrößen (Versorgungsspannung 24 V, 100 mA).

Netzspannung 3AC 208–240 V, 50/60 Hz

Gehäuse

MS2

MS3

Tabelle 13. Verlustleistung des Frequenzumrichters unter Nennbedingungen,

Gehäuse

MS2

Frequenz-

umrichtertyp

0004 3,7 27 18 45 0005 4,8 37 21 58 0007 7,0 58 30 88 0011 11,0 85 28 113 0012 12,5 101 37 138 0017 17,5 146 50 196

Frequenz-

umrichtertyp

0004 3,7 31 22 53 0005 4,8 37 24 61 0007 7,0 59 31 90

Nennaus-

gangsstrom [A]

Spannungsbereich 3AC 208–240 V.

Netzspannung 1AC 208–240 V, 50/60 Hz

Nennaus-

gangsstrom [A]

Verlust

Kühlplatte [W]

Verlust

Kühlplatte [W]

Interner

Verlust [W]

Interner

Verlust [W]

Gesamter

Verlust [W]

Gesamter

Verlust [W]

Tabelle 14. Verlustleistung des Frequenzumrichters unter Nennbedingungen,

Gehäuse

MS2

MS3

Tabelle 15. Verlustleistung des Frequenzumrichters unter Nennbedingungen,

Spannungsbereich 1AC 208–240 V.

Netzspannung 3AC 380–480 V, 50/60 Hz

Frequenz-

umrichtertyp

0003 2,4 23 16 39 0004 3,3 31 18 49 0005 4,3 43 21 64 0006 5,6 58 25 83 0008 7,6 84 33 117 0009 9,0 86 31 117 0012 12,0 120 37 157 0016 16,0 171 48 219

Nennaus-

gangsstrom [A]

Spannungsbereich 3AC 380–480 V.

Verlust

Kühlplatte [W]

Interner

Verlust [W]

Gesamter

Verlust [W]

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vacon • 26 Montage

loss

amb

Enclosure

3.7 Bemessung eines externen Kühlkörpers

Dieser Absatz beschreibt ein hilfreiches Verfahren zur Auswahl eines geeigneten Kühlkörpers für VACON

20 CP-Umrichter.

Kühlkörper sind Vorrichtungen, die die Wärmeableitung von einer heißen Oberfläche, normalerweise dem Gehäuse eines wärmeerzeugenden Bauteils, in eine kühlere Umgebung, normalerweise Luft, verbessern. Für die folgende Abhandlung wird Luft als Kühlmittel angenommen. Der Hauptzweck eines Kühlkörpers ist es, die Temperatur des Geräts unter der vom Hersteller des Geräts festgelegten maximal zulässigen Temperatur zu halten. Bevor der Prozess für die Auswahl des Kühlkörpers behandelt wird, folgt zunächst eine Erläuterung allgemeiner Begriffe, Zeichen und Definitionen sowie des Konzepts eines Wärmekreislaufs.

Notationen und Definitionen der Begriffe:

Symbol Beschreibung

loss

CPmax

amb

HSmax

Verlust Kühlplatte: siehe Tabelle 13, Tabelle 14 oder Tabelle 15, ausgedrückt in W

Maximale Kühlplattentemperatur, ausgedrückt in °K (358 °K = 85 °C) Umgebungstemperatur des Kühlkörpers, ausgedrückt in °K (°K = °C + 273) Äquivalenter Wärmewiderstand [K/W] der Kühlplatte Wärmewiderstand des Kühlkörpers [K/W]

Tabelle 16. Begriffe und Definitionen für das Wärmemodell.

Zweck dieses Absatzes ist die Auswahl eines externen Kühlkörpers durch Berechnung seines Wärmewiderstands.

Das Wärmeübertragungsprinzip von der Kühlplatte auf die Umgebungsluft des Kühlkörpers wird in Abbildung 13 gezeigt.

Abbildung 13. Thermisches Ersatzschaltbild.

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Montage vacon • 27

HSmax

CPmaxTamb

–

loss

-------------------------------------

–=

Die Formel zur Berechnung des maximalen Wärmewiderstands des Kühlkörpers lautet wie folgt:

Für eine gegebene Umgebungstemperatur T maximal zulässigen Wert (85 °C) nicht überschreiten. Da der R

darf die Temperatur der Kühlplatte T

amb

im Wesentlichen fest ist, muss

CPmax

den

diese Bedingung durch die Auswahl eines passenden Kühlkörpers erfüllt werden. Die unten stehende Tabelle zeigt die typischen R

Gehäuse R

MS2 MS3

-Werte für den VACON® 20 CP:

= 0,091 K/W

= 0,055 K/W

Tabelle 17. Typische Werte für die Wärmewiderstände der Kühlplatte.

Einen Kühlkörper mit einem Wärmewiderstand unter R

wählen. Die Abmessungen des

HSmax

Kühlkörpers sollten nahe an denen der Kühlplatte liegen.

Falls der Kühlkörper viel höher und breiter als die Kühlplatte des Frequenzumrichters ist oder mehrere Frequenzumrichter am selben Kühlkörper installiert werden, könnte es notwendig sein, Korrekturfaktoren auf den in der Spezifikation des Kühlkörpers angegebenen Wärmewiderstandswert anzuwenden. Wenden Sie sich bitte an den Hersteller des Kühlkörpers.

Hinweis: Bitte berücksichtigen Sie, dass die Kühlkapazität des Kühlkörpers mit der Zeit durch Schmutz verringert werden kann.

Bei der Auswahl eines Kühlkörpers aus einem Katalog bitte beachten, dass der angegebene Wärmewiderstand normalerweise bei freier Konvektion gemessen wird. In diesem Fall muss der Kühlkörper bezogen auf die Abmessungen der Kühlplatte überdimensioniert werden, andernfalls muss ein zusätzlicher Lüfter eingesetzt werden, um Widerstand und Abmessungen des Kühlkörpers zu verringern. Die meisten Hersteller von Kühlkörpern geben Korrekturfaktoren für verschiedene Luftstromgeschwindigkeiten an.

Die Konstruktionsfaktoren, die die Kühlleistung eines Kühlkörpers beeinflussen, sind:

• Ausbreitungswiderstand: Ausbreitungswiderstand tritt auf, wenn Wärmeenergie in einer

Substanz mit finiter Wärmeleitfähigkeit von einem kleinen Bereich auf einen größeren Bereich übertragen wird. Bei einem Kühlkörper bedeutet das, dass sich die Hitze nicht gleichmäßig auf die Grundfläche des Kühlkörpers verteilt. Dieser Ausbreitungswiderstand wird dadurch gezeigt, dass sich die Hitze von der Position der Hitzequelle ausbreitet und einen großen Temperaturgradienten zwischen der Hitzequelle und den Kanten des Kühlkörpers erzeugt. Das bedeutet, dass einige Lamellen eine geringere Temperatur haben, als wenn die Hitzequelle gleichmäßig auf die Grundfläche des Kühlkörpers verteilt wäre. Diese Ungleichmäßigkeit erhöht den effektiven Wärmewiderstand des Kühlkörpers.

• Bemessungsdaten der Kühlkörperhersteller: Der in einem Katalog angegebene

Wärmewiderstand eines Kühlkörpers wird mit einem Temperaturdifferential KühlkörperUmgebung (ΔT) gemessen, und da Rhs bei freier Konvektion von ΔT nach dem Leistungsgesetz

Rth ~ ΔT

–0,25

abhängt (mit laminarer Strömung), muss ein Korrekturfaktor berücksichtigt werden,

wenn die Betriebs-ΔT nicht der entspricht, die vom Hersteller bei der Messung benutzt wurde.

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vacon • 28 Montage

• Oberflächenbehandlung: Die Ableitung des Kühlkörpers hängt von der Art seiner

Oberflächenbehandlung ab (eloxierte/schwarze Oberflächen leiten anders ab als polierte Oberflächen).

• Befestigung/Ausrichtung des Kühlkörpers: Die Befestigung/Ausrichtung des Kühlkörpers

spielt bei natürlicher Konvektion eine große Rolle. Es wird empfohlen, den Kühlkörper so zu montieren, dass die Lamellen in eine Richtung gerichtet sind, in der der Luftstrom bei natürlicher Konvektion nicht behindert wird. Praktische Erfahrungen haben gezeigt, dass bei einer falschen Ausrichtung des Kühlkörpers die Wärmeleistung bei natürlicher Konvektion circa 25 % schlechter ist.

Unter Berücksichtigung aller oben genannten Faktoren wird empfohlen, den berechneten R ausreichender Sicherheitsmarge zu erhalten, der einen ausfallsicheren Frequenzumrichterbetrieb sicherstellt.

Hinweis: Für die Untersuchung der Hitzeübertragung in anderen Kühlmedien mit unterschiedlicher Geometrie (z. B. lamellenlose Kühlplatten), kontaktieren Sie bitte Ihre lokale Vacon-Vertretung, um Unterstützung bei der Bemessungsmethode zu erhalten.

mit 0,7 zu multiplizieren, um einen Widerstandswert mit

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Netzanschlüsse vacon • 29

U/T1

V/T2

W/T3

DC+/R+

R-

DC-

(*)

Panel

Steuerung

Leistungseinheit

U/T1

V/T2

W/T3

Panel

Steuerung

Leistungseinheit

4. NETZANSCHLÜSSE

Die Netzkabel werden an die Klemmen L1, L2 und L3 angeschlossen (dreiphasige Versionen) und die Motorkabel an die Klemmen mit den Beschriftungen U, V und W. Abbildung 14 zeigt ein Prinzipschaltbild In Tabelle 18 finden Sie zudem Empfehlungen für die Kabel für unterschiedliche EMV-Klassen.

* nur MS3.

Abbildung 14. Prinzipschaltbild (dreiphasige Version).

Abbildung 15. Prinzipschaltbild (einphasige Version).

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vacon • 30 Netzanschlüsse

Schutzleiter und Abschirmung

Schutzleiter

AbschirmungSchutzleiter

Verwenden Sie Kabel mit einer den Anwendungsanforderungenentsprechenden Wärmebeständigkeit. Die Kabel und Sicherungen müssen in Übereinstimmung mit dem AC-NENNAUSGANGSSTROM des Frequenzumrichters dimensioniert sein, der auf dem Typenschild angegeben ist.

EMV-Klassen

1. Umgebung 2. Umgebung

Kabeltyp

Kategorie C1 und C2 Kategorie C3 Kategorie C4

Stromversorgungskabel 1 1 1 Motorkabel 3* 2 2 Steuerkabel 4 4 4

Tabelle 18: Normgerechte Kabeltypen.

1 = Leistungskabel für Festinstallation und spezifische Netzspannung. Geschirmte Kabel sind

nicht erforderlich. (MCMK o. Ä. empfohlen).

Symmetrisches Leistungskabel mit konzentrischem Schutzleiter für spezifische Netzspannung. (MCMK o. Ä. empfohlen). Siehe Abbildung 16.

3 = Symmetrisches Leistungskabel mit kompakter niederohmiger Abschirmung für spezifische

Netzspannung. [MCCMK, EMCMK o. Ä. empfohlen; empfohlene Übertragungsimpedanz der Kabel (1–30 MHz) max. 100 mOhm/m]. Siehe Abbildung 16.

*360-Grad-Erdung der Abschirmung mit Kabelbuchsen an der Motorseite erforderlich bei EMV-Kategorien C1 und C2.

4 = Geschirmtes Kabel mit kompakter niederohmiger Abschirmung (JAMAK, SAB/ÖZCuY-O o. Ä.).

Abbildung 16. Beispiel mit dreiphasigem Kabel.

HINWEIS: Die EMV-Anforderungen werden durch die Werkseinstellungen zur Frequenzschaltung (für alle Gehäuse) erfüllt.

HINWEIS: Bei Anschluss eines Sicherheitsschalters muss der EMV-Schutz durchgängig über die gesamte Kabelinstallation vorhanden sein.

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Netzanschlüsse vacon • 31

4.1 Leistungsschalter

Bitte den Umrichter über einen externen Leistungsschalter trennen. Es muss ein Schaltgerät zwischen der Versorgung und den Netzanschlussklemmen vorgesehen werden.

Achten Sie beim Anschluss der Eingangsklemmen an die Spannungsversorgung unter Verwendung eines Hauptschalters darauf, dass es sich um einen Schalter Typ B oder Typ C mit einer Kapazität entsprechend dem 1,5- bis 2-fachen Nennstrom des Wechselrichters handelt (siehe Kapitel 7.1).

HINWEIS: In Installationen, für die C-UL gefordert ist, ist kein Leistungsschalter zulässig. Es werden nur Sicherungen empfohlen.

4.2 UL-Normen für Kabel

Um den Vorschriften der UL (Underwriters Laboratories) zu entsprechen, muss ein Kupferkabel mit UL-Zulassung und einer Wärmebeständigkeit von mindestens 75 °C verwendet werden. Der Klasse 1 verwendet werden.

Die Einheiten sind beim Schutz mit Sicherungen der Klasse T und J für den Einsatz in Schaltungen mit maximal 50.000 A effektivem symmetrischem Strom und 500 VAC Höchstspannung geeignet.

Der integrierte Halbleiter-Kurzschlussschutz bietet keinen Schutz für Zweigstromkreise. Zweigstromkreise müssen in Übereinstimmung mit dem National Electrical Code und anderen lokalen Sicherheitsstandards geschützt werden.

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