Kun halutaan nopeita hidastuksia taajuusmuuttajan ohjaamalle epätahtimoottorille, muuttuu moottori helposti generaattoriksi. Moottorin synnyttämä teho virtaa tällöin taajuusmuuttajan välipiiriin aiheuttaen välipiirin jännitteen nousua, jota puolestaan taajuus-muuttajan jännitesäätäjä yrittää kompensoida
nostamalla lähtötaajuutta.
Koko käytön hidastuvuus riippuu tällöin itse
käytön ja moottorin häviöistä sekä siitä, paljonko taajuusmuuttaja pystyy kuluttamaan
moottorin tuottamaa jarrutusenergiaa.
Vakiorakenteinen taajuusmuuttaja pystyy jarruttamaan moottoria vain näiden häviöiden
suuruisella (n. 20% nimellistehosta) teholla.
Vacon CX_-taajuusmuuttajat optimoivat
Control
-säätöalgoritmien avulla hidastuvuus-
Fuzzy
1.2 Jarrukomponentit
ajan minimaaliseksi ilman jarrukatkojaa.
Tämä ominaisuus riittää useimmissa tavanomaisissa käytöissä, kuten esim. pumppu-,
puhallin- ja hihnakuljetinkäytöissä, joissa liike- tai potentiaalienergia on vähäistä.
Kun moottoria on voitava jarruttaa suuremmalla teholla kuin mitä häviöt ovat, jotta ha-
luttu hidastuvuus saavutettaisiin, on käytet-
tävä vastusjarrutusta, joka koostuu ns. jarrukatkojasta ja jarruvastuksesta. Jarruvastuksessa ylimääräinen jarrutusenergia muuttuu
lämmöksi.
Lisäjarrutusta vaativa käyttöjä ovat mm. lingot, nosturit, eräät kuljettimet ja erittäin nopeita suunnanvaihtoja vaativat käytöt.
Jarrukatkoja on Vacon CX_ -taajuusmuuttajaan tehtaalla valmistuksen yhteydessä asennettava lisälaite. Se ohjaa välipiiriin jarrutuk-sessa generoidun energian jarruvastukseen.
Vacon CX_-taajuusmuuttajissa jarrukatkojan
Jarruvastus on taajuusmuuttajan ulkopuolelle asennettava pieni-impedanssinen tehovastus. Oikean jarrutustehon ja tehonkeston saavuttamiseksi jarruvastuksia voidaan kytkeä rinnan ja/tai sarjaan kuitenkin niin, että ei taulukon 2.1-1 nimellisvastusarvoja aliteta.
kytkinkomponentteina käytetään nopeita ja
kestäviä tehopuolijohteita.
Kuva 1.2-1. Jarrukomponentit ja periaatteellinen kytkentä.
Prosessiin kuuluu säännöllisin tai epäsään-
nöllisin väliajoin toistuvia nopeita hidastuksia, pysäytyksiä tai suunnanvaihtoja.
b) Jatkuva käyttö
Moottori toimii jatkuvasti jarruna vakiomomenttikäytössä.
2 TEKNISET TIEDOT
2.1 Vakiovastukset osittaiskäyttöön
Vacon CX_4, Vacon CX_5 ja Vacon CX_6 taa-juusmuuttajille voidaan valita jarruvastukset osittaiskäyttöön (a) allaolevissa taulukoissa ilmoitettujen arvojen perusteella.
c) Osittais- ja jatkuvan käytön
yhdistelmä
Moottori toimii jarruna vaihtelevalla momentilla.
Jarruvastus toimii verkosta tulevien ylijännitepiikkien tasaajana.
Muita vastuksia käytettäessä on huomioitava, että tehoaluekohtaisia nimellisvastusarvoja ei saa alittaa. Myös jatkuva tehonkesto
pitää olla vähintään vakiovastuksen tehonkeston mukainen.
P
3s7s
p
P
ave,10
Pp = huipputeho
P
P
= 10 s keskimääräinen tehonkesto
ave,10
= jatkuva tehonkesto
ave
Kuva 2.1-1 Tehopulssin muoto
V aconJarruvastusEnergianP
tyyppityyppikesto
kWkJkWkWkWkWkWmm
Vastuspakettien asennuksessa on
huomioitava korkea pintalämpötila. Asennusalustan on oltava palonkestävää materiaalia
ja elementtien ympärillä on oltava riittävästi
vapaata tilaa. Tilan riittävästä tuuletuksesta
on huolehdittava.
Jarrukatkojilla varustettuihin Vacon CX_ -taajuusmuuttajiin voidaan kytkeä ulkoinen jarruvastus, jonka mitoitus voidaan suorittaa allaolevan taulukon mukaan siten, että taulukossa
annettua katkojakohtaista virta-arvoa ei yl-
V acon CX_4 jaDC-virtaJarruvastus
CX_5 tyyppitehoI
[kW][A][Ω][Ω]
T aulukko 2.3-1 Vacon CX_4 ja CX_5 jarrukatkojan tekniset raja-arvot.
(80°C)CX_4CX_5
max
itetä eikä vastuselementin resistanssiarvoa
aliteta. Vastuselementti on myös suojattava
ylilämpösuojalla, jokä estää sen ylikuumenemisen. Lämpösuoja on kytkettävä kohdan
4.2 mukaisesti.
V acon CX_6DC-virtaJarruvastusJarruteho
tyyppitehoI
Jarruvastuksen valinnassa tulee huomioida
käytön vastukselle asettamat vaatimukset.
Vastuksen valintaan vaikuttavat osaltaan siihen jarrutusjaksojen aikana johdettu maksimiteho sekä keskimääräinen teho. Maksimiteho määrää tarvittavan kaapeloinnin ja rakenteen, keskimääräinen teho määrää jääh-
dytystarpeen. Lisäksi tulee huomioida jarrukatkojan kytkinkomponentin virran- ja tehonkesto.
Vacon Oyj:n tuotevalikoimassa on käyttöluokkaan a) (osittaiskäyttö) mitoitetut Vacon
CX_-tyyppikohtaiset jarruvastukset (ks. taulukko 2.1-1). Muihin käyttöihin tarvittavat vastukset on mitoitettava tapauskohtaisesti.
Taulukossa 2.1-1 on myös annettu tyyppikohtaiset nimellisvastusarvot, joita ei missään
olosuhteissa saa alittaa.
Vacon Oyj:n asiakastuki palvelee kaikissa
asiaan liittyvissä kysymyksissä.
Kuva 3.2-1. Vääntömomentin, hitausmomentin ja tehon laskukaavoja.
3.2. Mitoitusperusteita
Mikäli käyttöä on hidastettava jarruttamalla,
on sen hitausmomentti tunnettava, jotta voidaan määrittää tarvittava jarruvastuksen te-
Koneen hitausmomentti on saatavissa usein
myös koneen valmistajalta. Muut mitoitukseen
vaikuttavat tekijät ovat:
honkesto. Kuvassa 3.2-1. on esitetty muutamien tyypillisten käyttöjen kaavoja vääntömo-
mentin, hitausmomentin ja tehon laskemiseksi ja redusoimiseksi moottorin akselille.
Vaihe 2:Jarruvastuksen valinta.
Jarruvastuksen valintaan vaikuttavat:
- huipputehonkestoisuus
- keskiarvotehonkestoisuus / käyttö-
jakso
- jarrutusjaksojen lukumäärä / annettu
aika
Allaolevien laskelmien avulla voidaan tarkastella myös jarrutuskapasiteetin riittävyyttä, jos
käyttöolosuhteita muutetaan.
a) Laske maksimiteho P
P
= TB x n2/9550 [kW]
maks
P
= ____ x _____/9550 = ___kW
maks
P
täytyy olla pienempi tai yhtäsuuri kuin
maks
jarrutuksessa:
maks
jarrun huipputehonkestoisuus Pp taulukossa
2.1-1. Jos P
on suurempi kuin Pp, ei taa-
maks
juusmuuttaja ja sen jarrulaitteisto ole riittävän
tehokas kyseiseen käyttöön. Pidennä
jarrutusaikaa, pienennä kuorman
hitausmomenttia tai valitse tehokkaampi taajuusmuuttaja ja jarrulaitteisto.
b) Laske yhden käyntijakson keskimääräinen
jarrutusteho P
P
= TB x (n1 + n2)/2/9550 [kW]
avg
P
= ____ x _____/19100 = ___kW
avg
avg
:
c) Laske keskimääräinen jarrutehoprosentti
P
:
%
P
= P
%
P
= ____ /____ x 100% = ____%
%
Sijoita saatu P
/Pp x 100%
avg
-tulos kuvan 3.3-3 käyrästöön.
%
Jos P% arvo sijoittuu käyrän alapuolelle, jarrulaitteiston mitoitus on riittävä keskimääräis-
en jarrutustehon perusteella. Jos arvo sijoittuu käyrän yläpuolelle, ei taajuusmuuttaja ja
sen jarrulaitteisto ole riittävän tehokas kyseiseen käyttöön. Pidennä jarrutusaikaa, pienennä kuorman hitausmomenttia tai valitse tehokkaampi taajuusmuuttaja ja jarrulaitteisto.
Kuva 3.3-3 Jarrutusajan suhde keskimääräiseen jarrutustehoon.
d) Tarkista, että jarrutusajan ja jaksonajan
suhde (duty cycle) on riittävä jarrutuksessa:
n
= t2 / t1 x 100%
t
= ____/ ____ x 100% = ____%
n
t
Sijoita n
ja P% kuvan 3.3-4 käyrästöön. Jos
t
arvojen leikkauskohta jää käyrän alapuolel-
le, on mitoitus riittävä nt:n suhteen. Jos arvo
sijoittuu käyrän yläpuolelle, ei taajuusmuuttaja ja sen jarrulaitteisto ole riittävän tehokas
kyseiseen käyttöön. Pidennä käyntiaikaa, pi-
enennä kuorman hitausmomenttia tai valitse
tehokkaampi taajuusmuuttaja ja jarrulaitteisto.
Kuva 3.3-4 Pulssisuhteen suhde keskimääräiseen jarrutustehoon.
taajuusmuuttaja on varustettu
jarrukatkojalla (lisävaruste).
Jarruvastus kytketään Vacon CX_-taajuusmuuttajan välipiirin DC+ ja R- -liittimiin.
Rakenteissa M8, M9 ja M10 jokaisella sisäisesti rinnankytketyllä teholohkolla on oma
jarru liittimensä ja niiden lukumäärä on sama
kuin rinnankytkettyjen lohkojen määrä (M8:
2, M9: 3 ja M10: 4). Liittimet on numeroitu
lohkojen järjestysnumeron mukaan R1, R2 jne.
Jos näissä laitteissa käytetään erillisiä jarruvastuksia jokaiselle lohkolle, niin kytkentä tapahtuu DC+ -liittimen ja aina yhden R-liittimen väliin. Erillisten vastusten minimivastusarvo on M8-rakenteessa 2 kertaa, M9-rakenteessa 3 kertaa, ja M10-rakenteessa 4
kertaa taulukoissa 2.3-1,2 ja 3 annetut
arvot.HUOM:Kaikissa R-liittimissä täy-tyy olla vastus kytkettynä! Yhtä jarrupa-
kettia käytettäessä liittimet R1, R2 jne.
kytketään laitteessa yhteen. (Näin voidaan
toimia myös käytettäessä erillisiä jarruvastuksia.)
4.2 Rakenteet M11, M12 ja M13
Nämä yksiköt koostuvat master-yksiköstä ja
yhdestä tai kahdesta slave-yksiköstä.
Jokaisessa yksikössä on DC+-liitin sekä 1
jarruliitin (R). Jos suurta jarrutehoa ei tar vita,
voidaan käyttää vain yhtä master-yksikön
DC+- ja R-liittimiin kytkettyä jarruvastusta. Kun
tarvitaan suurempaa tehoa tai useampia
jarruvastuksia, voidaan kuhunkin yksikköön
kytkeä oma vastuspaketti tai yhdistää jokaisen
yksikön R-liittimet, ja vetää sitten yhteys
vastukselle. Vastuspaketin toinen pää
yhdistetään silloin yhteenliitettyihin DC+liittimiin.
M11-rakenteessa minimivastusarvo on
taulukoissa 2.3-1 ja 2 M9:lle annettu arvo
jaettuna kahdella. Jos sekä master-yksikössä
että slave-yksiköissä käytetään erillisiä
vastuksia, on minimivastusarvo sama kuin M9rakenteelle annettu.
Vastaavasti M12-rakenteessa minimivastusarvo vastaa taulukoissa M10:lle annettuja arvoja, jos käytössä ovat erilliset vastukset.
Annettu arvo täytyy jakaa kahdella, jos
käytössä on vain yksi vastus.
Rakenne M13 koostuu kolmesta M10:stä eli
minimivastusarvo käytettäessä yhtä vastusta
on rakenteen M10 arvo jaettuna 3:lla ja jos
jokaisessa yksikössä käytetään omaa vastusta,
arvo on sama kuin taulukoissa M10-rakenteelle annettu arvo. Kts. taulukko 4.2-1 alla.
Taulukossa 2.1-1 on mainittu vastusten kytkentäkaapelien liitinpoikkipinnat. Kaapelien mitoituksessa on huomioitava, että taajuusmuuttajan tulosulakkeet toimivat myös jarruvastuksen kytkentäkaapelin oikosulkusuojana.
Jarruvastuskaapelin viemistä muiden kaapelien läheisyydessä on vältettävä. Suositeltava
minimietäisyys esim. ohjauskaapeleihin on
0,5 m.
Huom: Kytkentöjä tehtäessä taajuusmuuttaja
on kytkettävä jännitteettömäksi. Jännitteen
poiskytkemisen jälkeen on odotettava vä-
hintään 5 min. ennen taajuusmuuttajan kannen avaamista. Varmista mittaamalla, että
väli-piiri, liittimet DC+ ja R-, on jännitteetön.
Vacon BR -jarruvastukset on varustettu lämpösuojalla, joka avautuu vastuksen ylilämmöstä. Tätä kosketinta suositellaan käytettäväksi syöttökontaktorin ohjauspiirissä esim.
kuvan 4.2-1 mukaisesti, käy/seis -ohjauspiirissä tai hätä-seis -ohjauspiirissä.
Kuva 4.2-1 Jarruvastuksen lämpötilavalvonta.
Kosketintoiminta voidaan monistaa hälyttä-
väksi tai käytettäväksi logiikan tai taajuusmuuttajan ohjauksessa.
Huom: Myös muut kuin Vacon BR -jarruvastukset on varustettava ylilämpösuojalla.
Jarruvastuspaketissa kaapelien kytkentä suoritetaan vastuspaketin päässä olevassa kytkentärasiassa liittimiin RB1 ja RB2. Lämpösuojan kaapeli kytketään liittimiin T1 ja T2.
Suojamaa kytketään maadoitusliittimeen, ks.
kuva 4.3-1.
Kuva 4.3-1 Jarruvastusten liitäntä.
V acon BR3R10.2 ja suuremmissa yksiköissä,
joissa on kaksi vastuspakettia rinnankytkettynä, käytetään erillistä toimitukseen sisältyvää liitäntäkoteloa, ks. kuva 4.3-2.