danfoss vlt Service Manual

Оглавление Руководство по проектированию

Оглавление

1 Введение

1.1 Цель «Руководства по проектированию»

1.2 Структура

1.3 Дополнительные ресурсы

1.4 Сокращения, символы и условные обозначения

1.5 Определения

1.6 Версия документа и программного обеспечения

1.7 Разрешения и сертификаты

1.7.1 Маркировка CE 11

1.7.1.1 Директива по низковольтному оборудованию 12

1.7.1.2 Директива по электромагнитной совместимости 12

1.7.1.3 Директива о машинном оборудовании 12

1.7.1.4 Директива ErP 12

1.7.2 Соответствие стандартам, обозначаемое символом C-tick 12

1.7.3 Соответствие техническим условиям UL 13

1.7.4 Соответствие требованиям использования на море 13

1.8 Техника безопасности

8 8 8 8

9 10 11 11

1.8.1 Общие принципы техники безопасности 14

2 Обзор изделия

2.1 Введение

2.2 Описание работы

2.3 Последовательность работы

2.3.1 Секция выпрямителя 21

2.3.2 Промежуточная секция 21

2.3.3 Секция инвертора 21

2.3.4 Дополнительное устройство торможения 21

2.3.5 Разделение нагрузки 22

2.4 Структуры управления

2.4.1 Разомкнутый контур структуры управления 22

2.4.2 Замкнутый контур структуры управления 23

2.4.3 Местное (Hand On) и дистанционное (Auto On) управление 24

2.4.4 Формирование задания 25

2.4.5 Формирование обратной связи 27

2.5 Автоматические рабочие функции

16 16 20 21

2.5.1 Защита от короткого замыкания 28

2.5.2 Защита от превышения напряжения 28

2.5.3 Обнаружение обрыва фазы двигателя 29

2.5.4 Обнаружение асимметрии фаз сети 29

Оглавление

VLT® AQUA Drive FC 202

2.5.5 Коммутация на выходе 29

2.5.6 Защита от перегрузки 29

2.5.7 Автоматическое снижение номинальных параметров 30

2.5.8 Автоматическая оптимизация энергопотребления 30

2.5.9 Автоматическая модуляция частоты коммутации 30

2.5.10 Снижение номинальных параметров при высокой частоте коммутации 30

2.5.11 Автоматическое снижение номинальных параметров при избыточной температуре 30

2.5.12 Автоматическое изменение скорости 31

2.5.13 Контур ограничения тока 31

2.5.14 Характеристики при колебаниях мощности 31

2.5.15 Плавный пуск двигателя 31

2.5.16 Подавление резонанса 31

2.5.17 Вентиляторы с управлением по температуре 31

2.5.18 Соответствие требованиям ЭМС 31

2.5.19 Измерение тока на всех трех фазах двигателя 31

2.5.20 Гальваническая развязка клемм управления 32

2.6 Функции для пользовательских применений

2.6.1 Автоматическая адаптация двигателя 32

2.6.2 Тепловая защита двигателя 32

2.6.3 Пропадание напряжения 33

2.6.4 Встроенный ПИД-регулятор 33

2.6.5 Автоматический перезапуск 33

2.6.6 Подхват вращающегося двигателя 33

2.6.7 Полный крутящий момент при пониженной скорости 34

2.6.8 Пропуск частоты 34

2.6.9 Предпусковой нагрев двигателя 34

2.6.10 4 программируемых набора параметров 34

2.6.11 Динамическое торможение 34

2.6.12 Торможение постоянным током 34

2.6.13 Режим ожидания 34

2.6.14 Разрешение работы 34

2.6.15 Интеллектуальное логическое управление (SLC) 35

2.6.16 Функция STO 36

2.7 Функции мониторинга сбоев, предупреждений и аварийных сигналов

2.7.1 Работа при превышении температуры 37

2.7.2 Предупреждение о высоком и низком задании 37

2.7.3 Предупреждение о высоком и низком сигнале обратной связи 37

2.7.4 Перекос фаз или потеря фазы 37

2.7.5 Предупреждение о высокой частоте 37

Оглавление Руководство по проектированию

2.7.6 Предупреждение о низкой частоте 37

2.7.7 Предупреждение о высоком токе 37

2.7.8 Предупреждение о низком токе 37

2.7.9 Предупреждение об отсутствии нагрузки/обрыве ремня 37

2.7.10 Потеря последовательного интерфейса 38

2.8 Интерфейс пользователя и программирование

2.8.1 Панель местного управления 38

2.8.2 Программное обеспечение для ПК 39

2.8.2.1 Средство конфигурирования MCT 10 39

2.8.2.2 ПО для расчета гармоник VLT® Harmonics Calculation MCT 31 40

2.8.2.3 Программное обеспечение для расчета гармоник (HCS) 40

2.9 Техобслуживание

2.9.1 Хранение 40

3 Интеграция системы

3.1 Температура окружающей среды

3.1.1 Влажность 41

3.1.2 Температура 41

3.1.3 Охлаждение 42

3.1.4 Перенапряжение, создаваемое двигателем в генераторном режиме 43

3.1.5 Акустический шум 43

3.1.6 Вибрационные и ударные воздействия 43

3.1.7 Агрессивные среды 43

41 41

3.1.8 Определения классов IP 45

3.1.9 Радиочастотные помехи 46

3.1.10 Соответствие требованиям PELV и гальванической развязки 46

3.1.11 Хранение 47

3.2 ЭМС, гармоники и защита от утечки на землю

3.2.1 Общие вопросы защиты от излучений в соответствии с требованиями ЭМС 47

3.2.2 Результаты испытаний ЭМС 49

3.2.3 Требования по излучению 51

3.2.4 Требования к помехоустойчивости 51

3.2.5 Изоляция двигателя 52

3.2.6 Подшипниковые токи двигателя 52

3.2.7 Гармоники 53

3.2.8 Ток утечки на землю 56

3.3 Подключение к сети

3.3.1 Конфигурации сети и воздействие ЭМС 57

3.3.2 Низкочастотные помехи в питающей сети 58

3.3.3 Анализ помех в питающей сети 59

Оглавление

VLT® AQUA Drive FC 202

3.3.4 Возможности снижения помех в питающей сети 59

3.3.5 Радиочастотные помехи 59

3.3.6 Классификация места эксплуатации 59

3.3.7 Использование с изолированным входным источником 60

3.3.8 Компенсация коэффициента мощности 60

3.3.9 Задержка входного питания 60

3.3.10 Переходные процессы в сети 61

3.3.11 Работа с резервным генератором 61

3.4 Интеграция двигателя

3.4.1 Что следует учитывать при выборе двигателя 62

3.4.2 Синусоидные фильтры и фильтры dU/dt 62

3.4.3 Надлежаще заземление двигателя 62

3.4.4 Кабели двигателей 62

3.4.5 Экранирование кабеля двигателя 62

3.4.6 Подключение нескольких двигателей 63

3.4.7 Изоляция проводов управления 65

3.4.8 Тепловая защита двигателя 65

3.4.9 Выходной контактор 65

3.4.10 Функции торможения 65

3.4.11 Динамическое торможение 66

3.4.12 Расчет тормозного резистора 66

3.4.13 Кабельная проводка тормозного резистора 67

3.4.14 Тормозной резистор и тормозной IGBT 67

3.4.15 Энергоэффективность 68

3.5 Дополнительные входы и выходы

3.5.1 Схема подключений 69

3.5.2 Подключения реле 70

3.5.3 Электрическое подключение с учетом требований ЭМС 71

3.6 Планирование механических характеристик

3.6.1 Зазоры для охлаждения 72

3.6.2 Настенный монтаж 72

3.6.3 Доступ 73

3.7 Дополнительные устройства и принадлежности

3.7.1 Дополнительные устройства связи 78

3.7.2 Дополнительные устройства ввода/вывода, обратной связи и обеспечения безопасности 78

3.7.3 Дополнительные устройства каскадного управления 78

3.7.4 Тормозные резисторы 80

3.7.5 Синусоидные фильтры 80

3.7.6 Фильтры dU/dt 80

Оглавление Руководство по проектированию

3.7.7 Фильтры синфазных помех 80

3.7.8 Фильтры гармоник 81

3.7.9 Комплект для корпуса IP21/NEMA Тип 1 81

3.7.10 Комплект дистанционного монтажа LCP 83

3.7.11 Монтажный кронштейн для корпусов размера A5, B1, B2, C1 и C2 84

3.8 Интерфейс последовательной связи RS 485

3.8.1 Краткое описание 85

3.8.2 Подключение сети 86

3.8.3 Оконечная нагрузка шины RS485 86

3.8.4 Обеспечение ЭМС 86

3.8.5 Краткое описание протокола FC 87

3.8.6 Конфигурация сети 87

3.8.7 Структура кадра сообщения по протоколу FC 87

3.8.8 Примеры протокола FC 91

3.8.9 Протокол Modbus RTU 92

3.8.10 Структура кадра сообщения Modbus RTU 93

3.8.11 Доступ к параметрам 97

3.8.12 Профиль управления FC (Drive) 98

3.9 Контрольный список проектирования системы

4 Примеры применения

4.1 Обзор прикладных функций

4.2 Функции избранных применений

105

107 107 108

4.2.1 SmartStart 108

4.2.2 Быстрое меню для систем водоснабжения и насосов 108

4.2.3 29-1* Deragging Function (Функция очистки) 108

4.2.4 Пре-/постсмазка 109

4.2.5 29-5* Подтверждение потока 110

4.3 Примеры настройки для различных применений

4.3.1 Работа с погружным насосом 113

4.3.2 Каскадный контролер BASIC 115

4.3.3 Каскадирование насосов с чередованием ведущего насоса 116

4.3.4 Состояние и работа системы 116

4.3.5 Схема электрических соединений каскадного контролера 117

4.3.6 Схема подключения насосов с фиксированной и переменной скоростью 118

4.3.7 Схема соединений для чередования ведущего насоса 118

5 Особые условия

5.1 Снижение номинальных характеристик вручную

5.2 Снижение номинальных параметров при подключении двигателя длинными кабелями или кабелями с увеличенной площадью поперечного сечения

111

122 122

123

Оглавление

VLT® AQUA Drive FC 202

5.3 Снижение номинальных характеристик в зависимости от температуры окружающей среды

123

6 Код типа и его выбор

6.1 Заказ

6.1.1 Код типа 128

6.1.2 Язык программного обеспечения 130

6.2 Дополнительные устройства, принадлежности и запасные части

6.2.1 Дополнительные устройства и принадлежности 130

6.2.2 Запасные части 132

6.2.3 Пакеты с комплектом принадлежностей 133

6.2.4 Выбор тормозного резистора 134

6.2.5 Рекомендуемые тормозные резисторы 135

6.2.6 Альтернативные тормозные резисторы, T2 и T4 142

6.2.7 Фильтры гармоник 143

6.2.8 Синусоидные фильтры 145

6.2.9 Фильтры dU/dt 147

6.2.10 Фильтры синфазных помех 148

7 Технические характеристики

7.1 Электрические характеристики

128 128

130

149 149

7.1.1 Питание от сети 1 x 200–240 В перем. тока 149

7.1.2 Питание от сети 3 x 200–240 В перем. тока 150

7.1.3 Питание от сети 1 x 380–480 В перем. тока 154

7.1.4 Питание от сети 3 x 380–480 В перем. тока 155

7.1.5 Питание от сети 3 x 525–600 В перем. тока 159

7.1.6 Питание от сети 3 x 525–690 В перем. тока 164

7.2 Питание от сети

7.3 Выходная мощность и другие характеристики двигателя

7.4 Условия окружающей среды

7.5 Технические характеристики кабелей

7.6 Вход/выход и характеристики цепи управления

7.7 Предохранители и автоматические выключатели

7.8 Номинальная мощность, масса и размеры

7.9 Тестирование dU/dt

7.10 Номинальные характеристики акустического шума

7.11 Избранные дополнительные устройства

7.11.1 VLT® General Purpose I/O Module MCB 101 187

167 167 168 168 169 172 182 184 187 187

7.11.2 VLT® Relay Card MCB 105 188

7.11.3 VLT® PTC Thermistor Card MCB 112 189

7.11.4 VLT® Extended Relay Card MCB 113 191

Оглавление Руководство по проектированию

7.11.5 VLT® Sensor Input Option MCB 114 192

7.11.6 VLT® Extended Cascade Controller MCO 101 194

7.11.7 VLT® Advanced Cascade Controller MCO 102 195

8 Приложение — отдельные чертежи

8.1 Чертежи подключения сетевого питания (3 фазы)

8.2 Чертежи подключения двигателя

8.3 Чертежи клемм реле

8.4 Отверстия ввода кабелей

Алфавитный указатель

198 198 201 203 204

208

Введение

VLT® AQUA Drive FC 202

1 Введение

1.1 Цель «Руководства по проектированию»

Настоящее руководство по проектированию Danfoss VLT® AQUA Drive предназначено для:

инженеров-проектировщиков и системных

•

инженеров; консультантов по проектированию;

•

специалистов по применениям и продуктам.

•

Руководство по проектированию содержит техническую информацию, необходимую для понимания возможностей преобразователя частоты при интегрировании в системы управления и мониторинга двигателей.

Руководство по проектированию содержит рекомендации по проектированию и данные для планирования, позволяющие интегрировать преобразователь частоты в систему. Руководство по проектированию содержит информацию, необходимую для выбора преобразователей частоты и дополнительного оборудования для различных систем и установок.

Анализ подробной информации о продукте на этапе проектирования позволяет разработать хорошо спланированную систему с оптимальной функциональностью и эффективностью.

VLT® является зарегистрированным товарным знаком.

1.2

Структура

Глава 1 Введение: Общее назначение этого руководства по проектированию и сведения о соблюдении международных нормативов.

Глава 2 Обзор изделия: Внутренняя структура, а также функциональные возможности преобразователя частоты и эксплуатационные характеристики.

Глава 3 Интеграция системы: Условия эксплуатации; ЭМС, гармоники, утечки на землю; входное питание; двигатели и подключение двигателей; прочие подключения; проектирование механических элементов; а также описания дополнительных устройств и принадлежностей.

Глава 4 Примеры применения: Образцы применения продуктов и рекомендации по их использованию.

Глава 5 Особые условия

средах эксплуатации.

Глава 6 Код типа и его выбор: Процедуры заказа оборудования и опций, соответствующих предполагаемому варианту использования системы.

Глава 7 Технические характеристики: Подборка технических данных в табличном и графическом форматах.

Глава 8 Приложение — отдельные чертежи: Подборка схем, показывающих подключение к электросети и двигателям, клеммы реле и кабельные вводы.

: Сведения о нестандартных

1.3 Дополнительные ресурсы

Дополнительные ресурсы о расширенных режимах работы преобразователя частоты, его программировании и соответствии директивам:

Инструкции по эксплуатации VLT® AQUA Drive

•

FC 202 (далее в этом руководстве Инструкции по эксплуатации) содержат подробную

информацию о монтаже и подготовке к эксплуатации преобразователя частоты.

Руководство по проектированию VLT

•

Drive FC 202 содержит информацию о проектировании и подготовке интеграции преобразователя частоты в систему.

Руководство по программированию VLT® AQUA

•

Drive FC 202 (далее в этом руководстве Руководство по программированию) содержит

более подробное описание работы с параметрами и множество примеров применения.

В Инструкциях по эксплуатации функции VLT

•

Safe Torque O описан порядок эксплуатации преобразователей частоты Danfoss в применениях, требующих обеспечения функциональной безопасности. Данное руководство поставляется с преобразователем частоты, если присутствует функция STO.

Руководство по проектированию тормозных

•

резисторов VLT® содержит сведения по выбору

оптимальных тормозных резисторов.

Дополнительные публикации и руководства можно загрузить на сайте danfoss.com/Product/Literature/Technical

+Documentation.htm.

AQUA

Введение Руководство по проектированию

УВЕДОМЛЕНИЕ

Некоторая информация в этих публикациях может отличаться в зависимости от подключенного дополнительного оборудования. Рекомендуется прочитать инструкции, прилагаемые к дополнительному оборудованию, для ознакомления с особыми требованиями.

Для получения дополнительной информации обратитесь к поставщику оборудования Danfoss или перейдите на

VLT,MAX

VLT,N

kHz Килогерц LCP Панель местного управления Младший бит Младший значащий бит м метр mA Миллиампер MCM Млн круглых мил MCT Служебная программа управления

сайт www.danfoss.com .

1.4 Сокращения, символы и условные обозначения

60° AVM Aсинхронная векторная модуляция 60° A Ампер Перем. ток Переменный ток AD Электростатический разряд через воздух AOЭ Автоматическая оптимизация

энергопотребления AI Аналоговый вход ААД Автоматическая адаптация двигателя AWG Американский сортамент проводов °C CD Постоянный разряд CM Синфазный режим CT Постоянный момент Пост. ток Постоянный ток DI Цифровой вход DM Дифференциальный режим D-TYPE В зависимости от типа привода ЭМС Электромагнитная совместимость ЭДС Электродвижущая сила ЭТР Электронное тепловое реле f

JOG

MAX

MIN

M,N

FC Преобразователь частоты г Грамм Hiperface

л. с. Мощность в л. с. HTL Импульсы энкодера HTL (10–30 В) —

Гц Герц I I I

INV

LIM

M,N

Градусы Цельсия

Частота двигателя в случае активизации

функции фиксации частоты.

Частота двигателя

Максимальная выходная частота на выходе

преобразователя частоты.

Минимальная частота двигателя на выходе

преобразователя частоты

Номинальная частота двигателя

Hiperface® является зарегистрированным

товарным знаком компании Stegmann.

высоковольтная транзистор-транзисторная

логика (High-voltage Transistor Logic, HTL)

Номинальный выходной ток инвертора

Предел по току

Номинальный ток двигателя

mH Индуктивность в миллигенри мин Минута мс Миллисекунда Старший бит Старший значащий бит

VLT

nF Емкость в нанофарадах NLCP Цифровая панель местного управления Н·м Ньютон-метр n

Оперативные/ автономные параметры P

торм., длит.

PCB Печатная плата PCD Технологические данные PELV Защитное сверхнизкое напряжение P

M,N

Двигатель с ПМ С двигателем с постоянными магнитами ПИД-регулятор процесса R

торм., ном.

RCD Датчик остаточного тока Рекуперация Клеммы рекуперации R

мин.

эфф. Эффективное (среднеквадратическое)

об/мин Число оборотов в минуту R

рек.

с Секунда SFAVM Асинхронная векторная модуляция с

STW Слово состояния

Максимальный выходной ток Номинальный выходной ток, обеспечиваемый преобразователем частоты

движением

КПД преобразователя частоты определяется отношением выходной мощности и входной мощности.

Скорость синхронного двигателя Оперативные параметры вступают в действие сразу же после изменения их значений. Номинальная мощность тормозного резистора (средняя за время длительного торможения).

Номинальная выходная мощность преобразователя частоты при высокой перегрузке (HO). Номинальная мощность двигателя

ПИД-регулятор поддерживает необходимую скорость, давление, температуру и т. д. Номинальное сопротивление резистора, при котором обеспечивается мощность торможения на валу двигателя, равная 150/160 %, в течение 1 минуты.

Минимально допустимое преобразователем частоты значение тормозного резистора

значение

Рекомендуемое сопротивление тормозных резисторов Danfoss

ориентацией по магнитному потоку статора

Введение

VLT® AQUA Drive FC 202

SMPS Импульсный источник электропитания THD Общее гармоническое искажение T

LIM

ТТЛ Импульсы энкодера ТТЛ (5 В) — транзистор-

M,N

В Вольты VT Переменный крутящий момент VVC+

Таблица 1.1 Сокращения

Условные обозначения

Нумерованные списки обозначают процедуры. Маркированные списки указывают на другую информацию и описания иллюстраций. Текст, выделенный курсивом, обозначает:

•

Все размеры приведены в мм (дюймах). * означает значение параметра, используемое по умолчанию.

В этом документе используются следующие символы.

Предел крутящего момента

транзисторная логика

Номинальное напряжение двигателя

Векторное управление напряжением

перекрестную ссылку веб-ссылку сноску название параметра, группы параметров,

значение параметра.

ВНИМАНИЕ!

Указывает на потенциально опасную ситуацию, при которой существует риск летального исхода или серьезных травм.

ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ

Указывает на потенциально опасную ситуацию, при которой существует риск получения незначительных травм или травм средней тяжести. Также может использоваться для обозначения потенциально небезопасных действий.

УВЕДОМЛЕНИЕ

Обозначает важную информацию, включая ситуации, которые могут привести к повреждению оборудования или имущества.

1.5 Определения

Тормозной резистор

Тормозной резистор представляет собой модуль, способный поглощать мощность торможения, выделяемую при рекуперативном торможении. Регенеративная мощность торможения повышает напряжение промежуточной цепи, и тормозной

прерыватель обеспечивает передачу этой мощности в тормозной резистор.

Выбег

Вал находится в режиме свободного вращения. Крутящий момент на двигателе отсутствует.

Характеристики СТ

Характеристики постоянного крутящего момента (сonstant torque, CT), используемые во всевозможных применениях, например в ленточных транспортерах, поршневых насосах и подъемных кранах.

Инициализация

Если выполняется инициализация (14-22 Режим работы), преобразователь частоты возвращается к заводским настройкам.

Прерывистый рабочий цикл

Под прерывистым рабочим циклом понимают последовательность рабочих циклов. Каждый цикл состоит из периода работы под нагрузкой и периода работы вхолостую. Работа может иметь либо периодический, либо непериодический характер.

Коэффициент мощности

Истинный коэффициент мощности (лямбда) учитывает все гармоники и всегда меньше, чем коэффициент мощности (cos phi), учитывающий только первые гармоники тока и напряжения.

P kW

cosϕ = 

P kVA

Cosphi также называется коэффициентом реактивной мощности.

Как лямбда, так и cosphi для преобразователей частоты Danfoss VLT® указаны в глава 7.2 Питание от сети.

Коэффициент мощности показывает, в какой мере преобразователь частоты нагружает питающую сеть. Чем ниже коэффициент мощности, тем больше I одной и той же мощности преобразователя (кВт).

Кроме того, высокий коэффициент мощности показывает, что токи гармоник малы. Во всех преобразователях частоты Danfoss имеются реакторы цепи постоянного тока, встроенные в цепь постоянного тока, что обеспечивает высокий коэффициент мощности и уменьшает полный коэффициент гармоник в сетевом питании.

Набор параметров

Настройки параметров можно сохранять в виде 4 наборов. Возможен переход между 4 наборами параметров и редактирование одного набора параметров во время действия другого набора параметров.

Компенсация скольжения

Преобразователь частоты компенсирует скольжение двигателя путем повышения частоты в соответствии с измеряемой нагрузкой двигателя, обеспечивая почти полное постоянство скорости вращения двигателя.

UλxIλxcosϕ

 = 

UλxIλ

эфф.

при

Введение Руководство по проектированию

Таблица 1.2 указаны версия документа и

Интеллектуальное логическое управление (SLC)

Интеллектуальное логическое управление — это последовательность заданных пользователем действий, которые выполняются в случае, если SLC признает соответствующие, определенные пользователем события истинными. (Группа параметров 13-**

Интеллектуальная логика)

Шина стандарта FC

Представляет собой шину RS485, работающую по протоколу FC или протоколу MC. См. 8-30 Протокол.

Термистор

Терморезистор, устанавливаемый там, где требуется контроль температуры (в преобразователе частоты или в двигателе).

Отключение

Состояние, вводимое в аварийной ситуации, например, в случае перегрева преобразователя частоты или когда преобразователь частоты защищает двигатель, технологический процесс или механизм. Перезапуск не допускается до тех пор, пока причина неисправности не будет устранена и состояние отключения не будет отменено. Состояние отключения отменяется:

выполнением сброса или

•

посредством программированного

•

автоматического сброса преобразователя частоты.

Не используйте отключение для обеспечения безопасности персонала.

Отключение с блокировкой

Состояние, вводимое в аварийной ситуации, когда преобразователь частоты осуществляет защиту собственных устройств и требует физического вмешательства, например, при возникновении короткого замыкания на его выходе. Отключение с блокировкой может быть отменено выключением сети питания, устранением причины неисправности и новым подключением преобразователя частоты. Перезапуск не допускается до тех пор, пока состояние отключения не будет отменено выполнением функции сброса или, в некоторых случаях, посредством запрограммированного автоматического сброса. Не используйте отключение для обеспечения безопасности персонала.

Характеристики переменного крутящего момента:

Характеристики переменного крутящего момента для управления насосами и вентиляторами.

В соответствующая версия ПО.

Редакция Комментарии Версия ПО

MG20N6xx Заменяет MG20N5xx 2.20 и выше

Таблица 1.2 Версия документа и программного обеспечения

1.7 Разрешения и сертификаты

Преобразователи частоты разрабатываются в соответствии с требованиями описанных в этом разделе директив.

Подробнее о разрешениях и сертификатах см. в разделе загрузки на сайте http://www.danfoss.com/BusinessAreas/ DrivesSolutions/Documentations/.

Маркировка CE

1.7.1

Рисунок 1.1 CE

Маркировка CE (Communauté européenne) указывает, что производитель продукта выполнил все применимые директивы ЕС. Директивы ЕС, применимые к конструкции и изготовлению преобразователей частоты, перечислены в Таблица 1.3.

УВЕДОМЛЕНИЕ

Маркировка СЕ не определяет качество изделия. По маркировке CE нельзя определить технические характеристики.

УВЕДОМЛЕНИЕ

Преобразователи частоты с интегрированными защитными функциями должны отвечать требованиям директивы о машинном оборудовании.

1.6

Версия документа и программного обеспечения

Данное руководство регулярно пересматривается и обновляется. Все предложения по его улучшению будут приняты и рассмотрены.

Введение

VLT® AQUA Drive FC 202

Директива ЕС Версия

Директива по низковольтному оборудованию 2006/95/EC Директива по электромагнитной совместимости 2004/108/EC Директива о машинном оборудовании Директива ErP 2009/125/EC

Директива ATEX 94/9/EC Директива RoHS 2002/95/EC

Таблица 1.3 Директивы ЕС, применимые к преобразователям частоты

1) Соответствие требованиям директивы о машинном оборудовании требуется только для преобразователей частоты с интегрированными защитными функциями.

Декларации соответствия доступны по запросу.

1.7.1.1

Директива по низковольтному

2006/42/EC

оборудованию

Директива относится ко всему электрическому оборудованию, в котором используются напряжения в диапазонах 50–1000 В перем. тока или 75–1600 В пост. тока.

Цель директивы — обеспечить безопасность людей и исключить повреждение имущества при условии правильных установки и обслуживания работающего электрооборудования, согласно его целевому предназначению.

1.7.1.3

Директива о машинном оборудовании

Цель директивы о машинном оборудовании — обеспечить безопасность людей и исключить повреждение имущества при использовании механического оборудования согласно его целевому предназначению. Директива о машинном оборудовании относится к машинам, состоящим из набора соединенных между собой компонентов или устройств, как минимум одно из которых способно физически двигаться.

Преобразователи частоты с интегрированными защитными функциями должны отвечать требованиям директивы о машинном оборудовании. Преобразователи частоты без функции защиты не подпадают под действие данной директивы. Если преобразователь частоты входит состав системы механизмов, Danfoss может предоставить информацию по вопросам безопасности, связанным с преобразователем частоты.

В случае использования преобразователей частоты в машинах, в которых имеется хотя бы одна движущаяся часть, изготовитель машины должен представить декларацию, подтверждающую соответствие всем уместным законодательным нормам и мерам предосторожности.

1.7.1.4

Директива ErP

1.7.1.2

Директива по электромагнитной совместимости

Цель директивы по ЭМС (электромагнитной совместимости) — уменьшить электромагнитные помехи и улучшить устойчивость электрооборудования и установок к таким помехам. Базовое требование по защите из директивы по электромагнитной совместимости 2004/108/EC состоит в том, что устройства, которые создают электромагнитные помехи (ЭП) или на работу которых могут влиять ЭП, должны конструироваться таким образом, чтобы ограничить создаваемые электромагнитные помехи, а также должны иметь приемлемый уровень устойчивости к ЭП при условии правильной установки и обслуживания, а также использования по назначению.

На устройствах, используемых по отдельности или в составе системы, должна быть маркировка CE. Системы не обязательно должны иметь маркировку CE, однако должны соответствовать основным требованиям по защите, изложенным в директиве по ЭМС.

Директива ErP — это европейская директива по экологичному дизайну для связанных с энергетикой изделий. Директива задает требования экологичного дизайна для относящихся к энергетике изделий, включая преобразователи частоты. Цель директивы — повысить энергоэффективность и степень защиты окружающей среды, в то же время увеличивая безопасность источников питания. Влияние на окружающую среду относящихся к энергетике изделий включает потребление энергии в течение всего жизненного цикла изделия.

Соответствие стандартам,

1.7.2 обозначаемое символом C-tick

Рисунок 1.2 Знак C-tick

Знак C-tick обозначает выполнение норм действующих технических стандартов по электромагнитной совместимости (ЭМС). Соответствие требованиям C-tick

130BD832.10

Введение Руководство по проектированию

обязательно для поставки электрических и электронных устройств на рынки Австралии и Новой Зеландии.

Нормативы C-tick относятся к кондуктивным и излучаемым помехам. Для преобразователей частоты используйте предельные значения излучений, указанные в EN/IEC 61800-3.

По запросу может быть предоставлена декларация соответствия.

использовать, — это плата расширения релейных выходов VLT® Extended Relay Card

MCB 113.

1.7.3 Соответствие техническим условиям UL

Сертификация UL

Рисунок 1.3 UL

УВЕДОМЛЕНИЕ

Преобразователи частоты, рассчитанные на 525–690 В, не имеют сертификации UL.

Преобразователь частоты удовлетворяет требованиям UL508C, касающимся тепловой памяти. Подробнее см. глава 2.6.2 Тепловая защита двигателя.

Соответствие требованиям

1.7.4 использования на море

Модули с уровнем пылевлагозащиты IP55 (NEMA 12) и выше предотвращают появление искр и классифицируются как электрические аппараты с ограниченной взрывоопасностью в соответствии с Европейским соглашением о международной перевозке опасных грузов по водным путям (ADN).

Перейдите на сайт www.danfoss.com для получения дополнительной информации по соответствию требованиям использования на море.

Чтобы предотвратить появление искр в устройствах со степенью защиты IP20/шасси, IP21/NEMA 1 или IP54, примите следующие меры.

Не устанавливайте сетевой выключатель.

•

Установите для параметра 14-50 Фильтр ВЧ-

•

помех значение [1] Включена Удалите все заглушки реле с надписью RELAY

•

(РЕЛЕ). См. Рисунок 1.4. Проверьте какие установлены дополнительные

•

реле (если есть). Единственное дополнительное релейное устройство, которое допускается

1, 2 Заглушки реле

Рисунок 1.4 Расположение заглушек реле

Декларация изготовителя доступна по требованию.

Введение

VLT® AQUA Drive FC 202

1.8 Техника безопасности

1.8.1 Общие принципы техники безопасности

Преобразователи частоты содержат высоковольтные компоненты и при неправильном использовании могут быть смертельно опасными. Монтаж и эксплуатация этого оборудования должны выполняться только квалифицированным персоналом. Запрещается проводить любые ремонтные работы без предварительного обесточивания преобразователя частоты и без ожидания установленного промежутка времени для рассеяния сохраненной электрической энергии.

Строгое соблюдение мер предосторожности и рекомендаций по технике безопасности обязательны при эксплуатации преобразователя частоты.

Квалифицированный персонал

1.8.2

Правильная и надежная транспортировка, хранение, монтаж, эксплуатация и обслуживание необходимы для беспроблемной и безопасной работы преобразователя частоты. Монтаж и эксплуатация этого оборудования должны выполняться только квалифицированным персоналом.

ВНИМАНИЕ!

НЕПРЕДНАМЕРЕННЫЙ ПУСК

Если преобразователь частоты подключен к сети питания переменного тока, источнику переменного тока или цепи разделения нагрузки, двигатель может включиться в любой момент. Случайный пуск во время программирования, техобслуживания или ремонтных работ может привести к летальному исходу, получению серьезных травм или порче имущества. Двигатель может запуститься внешним переключателем, командой по шине последовательной связи, входным сигналом задания с LCP либо после устранения неисправности. Чтобы предотвратить случайный пуск двигателя:

Отсоедините преобразователь частоты от

•

сети. Перед программированием параметров

•

обязательно нажмите на LCP кнопку [O/ Reset] (Выкл./Сброс).

Подключение проводки и монтаж

•

компонентов преобразователя частоты, двигателя и любого подключенного оборудования должны быть полностью завершены, когда преобразователь частоты подключается к сети переменного тока, источнику постоянного тока или цепи разделения нагрузки

Квалифицированный персонал определяется как обученный персонал, уполномоченный проводить монтаж, ввод в эксплуатацию и техническое обслуживание оборудования, систем и цепей в соответствии с применимыми законами и правилами. Кроме того, персонал должен хорошо знать указания и правила безопасности, описанные в этих инструкциях по эксплуатации.

ВНИМАНИЕ!

ВЫСОКОЕ НАПРЯЖЕНИЕ!

Преобразователи частоты, подключенные к сети переменного тока, источнику постоянного тока или цепи разделения нагрузки, находятся под высоким напряжением. Установка, пусконаладка и техобслуживание должны выполняться квалифицированным персоналом; несоблюдение этого требования может привести к летальному исходу или получению серьезных травм.

Монтаж, пусконаладочные работы и

•

обслуживание должны осуществляться только квалифицированным персоналом.

ВНИМАНИЕ!

ВРЕМЯ РАЗРЯДКИ

В преобразователе частоты установлены конденсаторы постоянного тока, которые остаются заряженными даже после отключения сетевого питания. Несоблюдение указанного периода ожидания после отключения питания перед началом обслуживания или ремонта может привести к летальному исходу или серьезным травмам.

Остановите двигатель.

•

Отключите сеть переменного тока и

•

дистанционно расположенные источники питания сети постоянного тока, в том числе резервные аккумуляторы, ИБП и подключения к сети постоянного тока других преобразователей частоты.

Отсоедините или заблокируйте двигатель с

•

постоянными магнитами. Перед выполнением работ по обслуживанию

•

и ремонту следует дождаться полной разрядки конденсаторов. Время ожидания указано в Таблица 1.4.

Введение

Напряжени е [B]

200-240 0,25–3,7 кВт - 5,5–45 кВт 380-480 0,37–7,5 кВт - 11–90 кВт 525-600 0,75–7,5 кВт - 11–90 кВт 525-690 - 1,1–7,5 кВт 11–90 кВт Высокое напряжение может присутствовать даже в том случае, если светодиоды предупреждений погасли.

Таблица 1.4 Время разрядки

Минимальное время ожидания

(в минутах)

4 7 15

Руководство по проектированию

ВНИМАНИЕ!

ОПАСНОСТЬ ТОКА УТЕЧКИ

Токи утечки превышают 3,5 мА. Неправильное заземление преобразователя частоты может привести к летальному исходу или серьезным травмам.

Правильное заземление оборудования

•

должно быть устроено сертифицированным специалистом-электромонтажником.

ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ

ОПАСНОСТЬ В СЛУЧАЕ ВНУТРЕННЕГО ОТКАЗА

Если преобразователь частоты не закрыт должным образом, внутренняя неисправность в преобразователе частоты может привести к серьезным травмам.

Перед включением в сеть убедитесь, что все

•

защитные крышки установлены на свои места и надежно закреплены.

ВНИМАНИЕ!

ОПАСНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ

Прикосновение к вращающимся валам и электрическому оборудованию может привести к летальному исходу или серьезным травмам.

Обеспечьте, чтобы монтаж, пусконаладка и

•

техническое обслуживание выполнялись только обученным и квалифицированным персоналом.

Убедитесь, что электромонтажные работы

•

выполняются в соответствии с государственными и местными электротехническими нормами.

Соблюдайте процедуры, описанные в этом

•

документе.

ВНИМАНИЕ!

НЕПРЕДНАМЕРЕННОЕ ВРАЩЕНИЕ ДВИГАТЕЛЯ САМОВРАЩЕНИЕ

Случайное вращение электродвигателей с постоянными магнитами генерирует напряжение и может заряжать цепи преобразователя, что может привести к смертельному исходу, серьезным травмам или повреждению оборудования.

Для предотвращения случайного вращения

•

убедитесь, что двигатели с постоянными магнитами заблокированы.

130BD889.10

0 100 200 300 400

(mwg)

1350rpm

1650rpm

(kW)

200100 300

(

m3 /h

)

(

m3 /h

)

400

1350rpm

1650rpm

shaft

Обзор изделия

2 Обзор изделия

VLT® AQUA Drive FC 202

2.1 Введение

В этой главе представлены общие сведения об основных узлах и контурах преобразователя частоты. В ней описываются внутренние электрические функции и функции обработки сигналов. Приводится также описание внутренней структуры управления.

Кроме того, описываются автоматизированные и дополнительные функции преобразователя частоты, позволяющие разрабатывать стабильно эксплуатируемые системы с расширенными функциями управления и отчетности о состоянии.

Специализация продукта для

2.1.1 применения в системах водоснабжения и водоотвода

Преобразователь частоты VLT разработан для применения в системах водоснабжения и водоотвода. Интегрированный мастер SmartStart и быстрое меню Водоснабжение и насосы инструктируют пользователя в процессе ввода в эксплуатацию. В числе его стандартных и дополнительных функций:

Каскадное управление

•

Обнаружение работы всухую

•

Обнаружение конца характеристики

•

Чередование двигателей

•

Очистка

•

Начальное и конечное изменение скорости

•

Изменение скорости контрольного клапана

•

STO

•

Обнаружение низкого расхода

•

Пресмазка

•

Подтверждение потока

•

Режим заполнения трубы

•

Режим ожидания

•

Часы реального времени

•

Защита паролем

•

Защита от перегрузки

•

Интеллектуальное логическое управление

•

Мониторинг нижнего предела скорости

•

Произвольно программируемые

•

информационные, предупреждающие тексты и тексты оповещений

AQUA Drive FC 202

2.1.2

Энергосбережение

По сравнению с другими системами и технологиями управления, преобразователь частоты является энергетически оптимальной системой управления вентиляторами и насосами.

При использовании преобразователя частоты для управления расходом, снижение скорости насоса на 20 % ведет к сокращению потребления электроэнергии на 50 % в типовых применениях. На Рисунок 2.1 показан пример сокращения потребления электроэнергии.

1 Энергосбережение

Рисунок 2.1 Пример: энергосбережение

100%

50%

25%

12,5%

50% 100%

80%

175HA208.10

Power ~n

Pressure ~n

Flow ~n

Обзор изделия Руководство по проектированию

2.1.3 Пример энергосбережения

Как показано на Рисунок 2.2, управление расходом осуществляется с помощью изменения скорости насоса (измеряемой в оборотах в минуту). При уменьшении скорости только на 20 % относительно номинальной скорости расход уменьшается также на 20 %. Это происходит потому, что расход прямо пропорционален скорости. В то же время, потребление электроэнергии снижается почти на 50 %. Если система предназначена для обеспечения 100процентного расхода лишь в течение нескольких дней в году, а в остальное время расход составляет менее 80 % от номинального, количество сэкономленной электроэнергии даже превышает 50 %.

На Рисунок 2.2 показана зависимость расхода, давления и энергопотребления от скорости (об/мин) для центробежных насосов.

Рисунок 2.2 Законы подобия для центробежных насосов

Q = расход

P = мощность Q1 = расход 1 P1 = мощность 1 Q2 = пониженный расход P2 = пониженная мощность H = давление n = регулируемая скорость

вращения H1 = давление 1 n1 = скорость 1 H2 = пониженное давление n2 = пониженная скорость

вращения

Таблица 2.1 Законы подобия

2.1.4 Управление при помощи клапанов и при помощи регулирования скорости для центробежных насосов

Управление при помощи клапана

Так как потребности технологического процесса в системах подачи воды могут изменяться, необходимо соответствующим образом регулировать расход. Часто используются такие методы управления потоком, как дросселирование или рециркуляция с помощью клапанов.

Слишком сильно открытый циркуляционный клапан может привести к работе насоса в конце кривой насосных характеристик, с высоким расходом и низким напором. Такие условия не только вызывают потерю энергии в связи с высокой скоростью работы насоса, но и могут привести к кавитации, влекущей повреждение насоса.

При регулировке потока с помощью клапана увеличивается перепад давления на клапане (HP-HS). Это можно сравнить с одновременным нажатием на педаль газа и педаль тормоза с целью уменьшить скорость автомобиля. На Рисунок 2.3 показано, что дросселирование заставляет кривую системы повернуть от точки (2) на кривой характеристик насоса к точке со значительно меньшим КПД (1).

2 2

Расход: 

Давление: 

Мощность: 

 = 

Предполагается одинаковая эффективность во всем диапазоне скоростей.

100% speed

Flow

Pump curve

Head or pressure Head or pressure

Natural

operating point

Operating

point

Throttled

Unthrottled

Throttled system

Unthrottled system

130BD890.10

Flow

Head or Pressure

Pump curve

Operating

point

Natural

Operating point

system

Unthrottled

Speed reduction

130BD894.10

140

130

120

110

100

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Recirculation

Throttle

control

Cycle

control

VSD

control

Ideal pump

control

Q(%)

P(%)

130BD892.10

Обзор изделия

VLT® AQUA Drive FC 202

1 Рабочая точка при использовании дроссельного

клапана 2 Естественная рабочая точка 3 Рабочая точка при регулировании скорости

Рисунок 2.3 Уменьшение расхода посредством управления клапаном (дросселирование)

Регулирование скорости

Тот же поток может регулироваться путем снижения скорости насоса, как показано на Рисунок 2.4. Снижение скорости уводит кривую насоса вниз. Рабочая точка является новой точкой пересечения кривой насоса и кривой системы (3). Энергосбережение может быть вычислено путем применения законов подобия, как описано в глава 2.1.3 Пример энергосбережения.

Рабочая точка при использовании дроссельного

клапана 2 Естественная рабочая точка 3 Рабочая точка при регулировании скорости

Рисунок 2.4 Снижение расхода путем регулирования скорости

Рисунок 2.5 Сравнительные кривые регулирования потока

Пример расхода, изменяющегося в

2.1.5 течение 1 года

Этот пример рассчитан на основании характеристик насоса, полученных из листа его технических данных, показанных в Рисунок 2.7.

Полученные результаты показывают, что при данном распределении расхода экономия за год превышает 50 %, см. Рисунок 2.6. Срок окупаемости зависит от стоимости одного киловатт-часа и стоимости преобразователя частоты. В этом примере срок окупаемости составляет

500

[h]

1000

1500

2000

200100 300

/h]

400

175HA210.11

Обзор изделия

Руководство по проектированию

менее года, если сравнивать с вариантом, использующим клапаны и постоянную скорость.

т [ч] Продолжительность расхода. См. также

Таблица 2.2.

Q [м³/ч] Расход

Рисунок 2.6 Распределение расхода в течение 1 года (длительность и объемы)

РасходРаспределениеРегулирование с

помощью клапана

% Продолж

ительнос

[м³/ч] [ч] [kW] [kWh] [kW] [kWh]

350 5 438 300 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

1008760 – 275,064 – 26,801

Таблица 2.2 Результат

1) Показания мощности в точке A1

2) Показания мощности в точке B1

3) Показания мощности в точке C1

Улучшенное управление

2.1.6

Мощн

ость

ть

42,5

23,0

Потреб-

ление

18,615

40,296

Управление

с помощью

преобразователя

частоты

Мощн

ость

42,5

3,5

Потреб-

ление

18,615

6,132

2 2

Использование преобразователя частоты для регулирования расхода или давления в системе дает более высокое качество управления. Преобразователь частоты может изменять скорость вращения вентилятора или насоса, обеспечивая плавное регулирование расхода и давления. Кроме того, преобразователь частоты способен быстро адаптировать скорость вращения вентилятора или насоса к новым значениям расхода или давления в системе. Благодаря использованию встроенного ПИ-регулятора обеспечивается простое управление процессом (расходом, уровнем или давлением).

Пускатель типа «звезда/

2.1.7 треугольник» или устройство плавного пуска

Для пуска мощных двигателей во многих странах используются устройства ограничения пускового тока. В более традиционных системах используется пускатель с переключением обмоток двигателя со звезды на треугольник или устройство плавного пуска. При использовании преобразователя частоты такие пускатели не требуются.

Рисунок 2.7 Потребление энергии для различных скоростей

Как показано на рисунке Рисунок 2.8, преобразователь частоты не потребляет ток, превышающий номинальный.

Full load

% Full load current

& speed

500

100

0 12,5 25 37,5 50Hz

200

300

400

600

700

800

175HA227.10

Обзор изделия

VLT® AQUA Drive FC 202 2 Пускатель типа «звезда/треугольник» 3 Устройство плавного пуска 4 Пуск непосредственно от сети

Рисунок 2.8 Пусковой ток

2.2

Описание работы

Преобразователь частоты обеспечивает подачу из сети регулируемого количества переменного тока на двигатель для регулирования частоты вращения этого двигателя. Преобразователь частоты подает на двигатель ток переменной частоты и напряжения.

Преобразователь частоты можно поделить на четыре основных модуля:

Выпрямитель

•

Промежуточная цепь шины постоянного тока

•

Инвертор

•

Модуль управления и регулирования

•

На Рисунок 2.9 представлена блок-схема внутренних компонентов преобразователя частоты. Описание их функций см. в Таблица 2.3.

VLT® AQUA Drive FC 202

ОбластьНазвание Функции

Вход сетевого

питания

2 Выпрямитель

Шина

постоянного тока

Реакторы

постоянного тока

Конденсаторная

батарея

6 Инвертор

Выходной

сигнал на двигатель

Управляющая

схема

3-фазное питание

•

преобразователя частоты от сети переменного тока.

Выпрямительный мост

•

преобразовывает переменный ток на входе в постоянный ток для подачи питания на инвертор.

Промежуточная цепь шины

•

постоянного тока использует постоянный ток.

Фильтруют напряжение

•

промежуточной цепи постоянного тока.

Обеспечивают защиту от

•

переходных процессов в сети.

Уменьшают эффективное

•

значение тока.

Повышают коэффициент

•

мощности, передаваемой обратно в сеть.

Уменьшают гармоники на входе

•

переменного тока.

Сохраняет энергию постоянного

•

тока.

Обеспечивает защиту от скачков

•

при краткосрочной потере мощности.

Преобразовывает постоянный

•

ток в переменный ток на выходе с формой колебаний, регулируемой широтноимпульсной модуляцией (ШИМ), для управления электродвигателем.

Регулируемое 3-фазное выходное

•

питание на двигатель.

Выполняет мониторинг входного

•

питания, внутренней обработки, выходного тока и тока двигателя для обеспечения эффективности работы и управления.

Выполняет мониторинг и

•

исполнение команд интерфейса пользователя и внешних команд.

Рисунок 2.9 Блок-схема преобразователя частоты

Обеспечивает вывод состояния и

•

контроль работы.

Таблица 2.3 Пояснения к Рисунок 2.9

Inrush

R inr

Load sharing -

Load sharing +

LC Filter (5A)

LC Filter + (5A)

Brake Resistor

130BA193.14

L2 92

L1 91

L3 93

89(+)

88(-)

R+

R81

U 96

V 97

W 98

P 14-50 R Filter

Обзор изделия Руководство по проектированию

1. Преобразователь частоты выпрямляет сетевое переменное напряжение, преобразуя его в постоянное напряжение.

2. Постоянное напряжение преобразуется в переменный ток с регулируемой амплитудой и частотой.

Преобразователь частоты подает на двигатель изменяющиеся напряжение/ток и частоту, благодаря чему обеспечивается плавное регулирование скорости вращения стандартных трехфазных асинхронных

двигателей и неявнополюсных двигателей с постоянным магнитами.

Преобразователь частоты может использовать различные принципы управления двигателем, включая режим U/f для специальных двигателей и векторное управление напряжением (VVC+). Поведение при коротком замыкании преобразователя частоты зависит от трех преобразователей тока в фазах двигателя.

2 2

Рисунок 2.10 Структура преобразователя частоты

2.3 Последовательность работы

2.3.1 Секция выпрямителя

Когда сетевое питание подается на преобразователь частоты, оно проходит через входные клеммы (L1, L2 и L3) и разъединитель и/или дополнительное устройство фильтрации ВЧ-помех, в зависимости от конфигурации.

2.3.2 Промежуточная секция

Пройдя через секцию выпрямителя, напряжение поступает на промежуточную секцию. Выпрямленное напряжение сглаживается в контуре синусоидного фильтра, состоящем из катушки индуктивности шины постоянного тока и батареи конденсаторов шины постоянного тока.

Катушка индуктивности шины постоянного тока обеспечивает продольное полное сопротивление к изменению тока. Это способствует процессу фильтрации и снижает гармонические искажения на форме входного сигнала переменного тока, свойственные цепи выпрямителя.

Секция инвертора

2.3.3

В секции инвертора, после получения команды вращения и задания скорости, IGBT начинают переключение для создания выходной формы сигнала. Сигнал этой формы, сформированный по принципу PWM VVC+ Danfoss в плате управления, обеспечивает оптимальные характеристики и минимум потерь в двигателе.

2.3.4 Дополнительное устройство торможения

Для преобразователей частоты с динамическим торможением используется тормозной IGBT с клеммами 81(R-) и 82(R+) для подключения внешнего тормозного резистора.

Функция торможения IGBT служит для ограничения напряжения в промежуточной цепи, когда превышено максимальное напряжение. Это осуществляется посредством коммутации внешнего резистора на шине постоянного тока, чтобы снять избыточное напряжение постоянного тока в конденсаторах шины.

Обзор изделия

VLT® AQUA Drive FC 202

Внешнее расположение тормозного резистора имеет то преимущество, что резистор можно выбрать в зависимости от потребностей применения; при этом

энергия резистора рассеивается за пределы панели управления, что защищает преобразователь от перегрева при перегрузке тормозного резистора.

На плате управления образуется сигнал драйвера затвора тормозного IGBT, который через силовую плату и плату драйверов поступает в тормозной IGBT. Кроме того, плата питания и плата управления контролируют соединение тормозного IGBT с тормозным резистором, предотвращая возможность коротких замыканий и перегрузок. Технические характеристики предварительных предохранителей см. в

глава 7.1 Электрические характеристики. См. также глава 7.7 Предохранители и автоматические выключатели.

Разделение нагрузки

2.3.5

В устройствах со встроенным разделением нагрузки есть клеммы 89 (+) и 88 (-) постоянного тока. В преобразователе частоты эти клеммы подключены к шине постоянного тока перед реактором цепи постоянного тока и конденсаторами шины.

2.4

2.4.1 Разомкнутый контур структуры

соединить неограниченное число преобразователей частоты, однако у всех преобразователей должно быть одно и то же номинальное напряжение. Кроме того, в зависимости от мощности и числа устройств может потребоваться установка в цепи постоянного тока реакторов постоянного тока и плавких предохранителей постоянного тока, а в сети — реакторов переменного тока. Использование этой конфигурации требует учета различных специальных факторов. Обратитесь за помощью к Danfoss.

2. Во второй конфигурации преобразователь частоты питается исключительно от источника постоянного тока. Для нее нужны:

2a источник постоянного тока. 2b способ постепенной подачи

напряжения на шину постоянного тока при включении.

Использование такой конфигурации требует учета различных специальных факторов. Обратитесь за помощью к Danfoss.

Структуры управления

управления

За дополнительной информацией обращайтесь в Danfoss.

При подключении клемм с разделением нагрузки существуют две конфигурации.

1. При первом способе, клеммы используются для подключения цепей шины постоянного тока от разных преобразователей частоты. Это позволяет блоку, находящемуся в регенеративном режиме, передавать свое излишнее напряжение на шине другому блоку, который приводит двигатель. Разделение нагрузки этим способом может снизить потребность во внешних динамических тормозных резисторах, а также способствует экономии энергии. Таким образом можно

При работе в режиме с разомкнутым контуром преобразователь частоты может управляться вручную с панели местного управления (LCP) или дистанционно через аналоговые/цифровые входы или по последовательной шине.

В конфигурации, отображенной на Рисунок 2.11, преобразователь частоты работает в режиме с разомкнутым контуром. Он принимает входные сигналы как от LCP (Ручной режим), так и сигналы от удаленного источника (Автоматический режим). Сигнал (задание скорости) принимается и модифицируется в соответствии с запрограммированными минимальным и максимальным пределами скорости двигателя (в об/мин и Гц), временем ускорения и замедления, направлением

130BB153.10

100%

-100%

100%

P 3-13 Reference site

Local reference scaled to RPM or Hz

Auto mode

Hand mode

LCP Hand on, o and auto on keys

Linked to hand/auto

Local

Remote

Reference

Ramp

P 4-10 Motor speed direction

To motor control

Reference handling Remote reference

P 4-13 Motor speed high limit [RPM]

P 4-14 Motor speed high limit [Hz]

P 4-11 Motor speed low limit [RPM]

P 4-12 Motor speed low limit [Hz]

P 3-4* Ramp 1 P 3-5* Ramp 2

Обзор изделия Руководство по проектированию

вращения двигателя. Затем задание передается далее для управления двигателем.

Рисунок 2.11 Блок-схема режима без обратной связи

Замкнутый контур структуры управления

2.4.2

2 2

В режиме замкнутого контура внутренний ПИДрегулятор позволяет преобразователю частоты обрабатывать системные задания и сигналы обратной связи и действовать в качестве независимого

сообщения (а также реализовывать функции с помощью ряда других программируемых опций) для внешнего мониторинга системы в ходе независимой работы по

схеме замкнутого контура. устройства управления. Преобразователь может выдавать сообщения о состоянии и аварийные

Рисунок 2.12 Блок-схема регулятора с замкнутым контуром

Рассмотрим, например, насосную систему, в которой скорость насоса регулируется таким образом, чтобы статическое давление в трубопроводе оставалось постоянным (см. Рисунок 2.12). Преобразователь частоты получает сигнал обратной связи от датчика, установленного в системе. Сигнал обратной связи сравнивается с величиной задания уставки и определяет рассогласование (ошибку) между этими сигналами, если таковое существует. После этого привод изменяет скорость двигателя, чтобы устранить рассогласование.

Заданное значение статического давления является

сигналом задания для преобразователя частоты. Датчик

давления измеряет текущее статическое давление в

трубопроводе и подает измеренное значение на

преобразователь частоты в качестве сигнала обратной

связи. Если сигнал обратной связи больше задания

уставки, преобразователь частоты замедляет вращение,

снижая давление. Аналогично, если давление в

трубопроводе ниже задания уставки, преобразователь

частоты увеличивает скорость, увеличивая давление,

создаваемое насосом.

Remote reference

Local reference

Auto mode

Hand mode

Linked to hand/auto

Local

Remote

Reference

130BA245.11

LCP Hand on, o and auto on keys

P 3-13 Reference site

130BD893.10

open loop

Scale to RPM or

Scale to

closed loop

unit

closed loop

Local

ref.

Local

reference

Conguration

mode

P 1-00

Обзор изделия

VLT® AQUA Drive FC 202

Хотя значения по умолчанию для преобразователя частоты в замкнутом контуре обычно обеспечивают удовлетворительные рабочие характеристики,

управление системой часто удается оптимизировать настройкой некоторых параметров ПИД-управления. Для выполнения этой оптимизации используется функция автоматической настройки.

Среди других программируемых функций:

Инверсное регулирование — скорость

•

двигателя повышается при высоком сигнале обратной связи.

Пусковая частота позволяет системе быстро

•

достичь рабочего состояния, прежде чем

Рисунок 2.13 Активное задание

управление будет передано ПИД-регулятору. Встроенный фильтр нижних частот — снижает

•

помехи в сигнале обратной связи.

Местное (Hand On) и

2.4.3

дистанционное (Auto On) управление

Преобразователь частоты может управляться вручную с LCP или дистанционно через аналоговые и цифровые входы или по последовательной шине.

Активное задание и режим конфигурирования

Активным может быть местное или дистанционное задание. По умолчанию используется дистанционное задание.

Чтобы использовать местное задание,

•

установите Ручной режим. Чтобы установить Ручной режим, настройте значения параметров

в группе параметров 0-4* Клавиатура LCP. Дополнительную информацию см. в руководстве по программированию.

Чтобы использовать дистанционное задание,

•

установите Автоматический режим, который является режимом по умолчанию. В Автоматическом режиме можно управлять преобразователем частоты с помощью цифровых входов и по различным последовательным каналам связи (RS485, USB или по дополнительной периферийной шине).

На Рисунок 2.13 показан режим

•

конфигурирования в результате выбора активного задания, местного или дистанционного.

На Рисунок 2.14 показан ручной режим

•

конфигурирования для местного задания.

Рисунок 2.14 Режим конфигурирования

Принцип управления применением

И дистанционное задание, и местное задание активны в

любое время. Оба задания не могут быть активны

одновременно. Принцип прикладного управления (т. е.

разомкнутый контур или замкнутый контур)

устанавливается в 1-00 Режим конфигурирования, как

показано в Таблица 2.4.

Если включено местное задание, установите принцип

прикладного управления в 1-05 Конфиг. режима

местного упр..

Место задания устанавливается в 3-13 Место задания,

как показано в Таблица 2.4.

Обзор изделия Руководство по проектированию

Дополнительную информацию см. в Руководстве по программированию.

Кнопки [Hand On] (Ручной пуск) и [Auto On] (Автоматическ ий пуск) на LCP

Hand (Ручной) Связанное Ручн/Авто Местное Hand (Ручной) ⇒O (Выкл.) Auto (Авто) Связанное Ручн/Авто Дистанционное Auto (Авто) ⇒O (Выкл.) Все кнопки Местное Местное Все кнопки Дистанционное Дистанционное

Таблица 2.4 Конфигурации с местным и дистанционным заданием

Формирование задания

2.4.4

Место задания

3-13 Место задания

Связанное Ручн/Авто Местное

Связанное Ручн/Авто Дистанционное

Активное задание

Дистанционное задание

Дистанционное задание содержит следующие элементы

(см. Рисунок 2.15).

Предустановленные задания

•

Внешние задания:

•

Аналоговые входы

Частотно-импульсные входы

Входы цифрового потенциометра

Задания шины последовательной

связи

Предустановленное относительное задание

•

Уставка, управляемая обратной связью

•

2 2

Формирование задания применимо как при управлении в режиме разомкнутого контура, так и в режиме замкнутого контура.

Внутренние и внешние задания

В преобразователе частоты может программироваться до 8 предустановленных заданий. Активное внутреннее предустановленное задание можно выбрать извне с помощью цифровых входов или по шине последовательной связи.

Также на преобразователь может подаваться внешнее задание, чаще всего через аналоговый управляющий вход. Результирующее внешнее задание образуется суммированием всех источников задания и задания по шине. В качестве активного задания можно выбрать внешнее задание, предустановленное задание, уставку, или сумму этих 3 заданий. Это задание можно масштабировать.

Масштабированное задание вычисляется следующим образом:

Задание = X + X  × 

Где: Х — внешнее задание, предустановленное задание или сумма этих заданий, а Y — 3-14 Предустановл.относительное задание в [%].

Если значение Y, 3-14 Предустановл.относительное задание, установлено равным 0 %, функция масштабирования на задание действовать не будет.

100

Обзор изделия

VLT® AQUA Drive FC 202

Рисунок 2.15 Блок-схема обработки дистанционного задания

Обзор изделия Руководство по проектированию

2.4.5 Формирование обратной связи

Функцию формирования сигнала обратной связи можно конфигурировать таким образом, чтобы она работала с приложениями, требующими усовершенствованного управления, например с несколькими уставками и несколькими типами обратной связи (см. Рисунок 2.16). Обычно используются три типа управления:

Одна зона, одна уставка

Этот тип управления является базовым при конфигурации обратной связи. Уставка 1 прибавляется к любому другому заданию (если оно имеется) и выбирается сигнал обратной связи.

Несколько зон, одна уставка

При этом типе управления используется 2 или 3 датчика обратной связи, но только одна уставка. Сигналы обратной связи могут складываться, вычитаться или усредняться. Кроме того, может использоваться максимальное или минимальное значение. В этой конфигурации используется только уставка 1.

Несколько зон, уставка/обратная связь

Скоростью преобразователя частоты управляет пара

уставка/сигнал обратной связи с наибольшей

разностью. Максимум стремится поддерживать все зоны

на уровне или ниже соответствующих уставок, а

минимум — на уровне или выше соответствующих

уставок.

Пример

Применение с 2 зонами, 2 уставками Уставка зоны 1

равна 15 бар, а сигнал обратной связи равен 5,5 бар.

Уставка зоны 2 равна 4,4 бар, а сигнал обратной связи

эквивалентен 4,6 бар. Если выбран максимум, на ПИД-

регуляторе устанавливаются уставка и сигнал обратной

связи зоны 1, поскольку она имеет меньшую разность

(сигнал обратной связи больше уставки, т. е. разность

отрицательная). Если выбран минимум, на ПИД-

регуляторе устанавливаются уставка и сигнал обратной

связи зоны 2, поскольку она имеет большую разность

(сигнал обратной связи меньше уставки, т. е. разность

положительная).

2 2

Рисунок 2.16 Блок-схема обработки сигнала обратной связи

Обзор изделия

VLT® AQUA Drive FC 202

Преобразование обратной связи

В некоторых применениях полезно использовать преобразование сигнала обратной связи. Один из

примеров — использование сигнала давления для формирования сигнала обратной связи по расходу. Поскольку квадратный корень из давления пропорционален расходу, квадратный корень из сигнала давления дает величину, пропорциональную расходу, см. Рисунок 2.17.

Рисунок 2.17 Преобразование обратной связи

2.5 Автоматические рабочие функции

Автоматические рабочие функции активны сразу после включения преобразователя частоты. Большинство из них не требуют программирования или настройки. Учет наличия этих функций может помочь при оптимизации конструкции системы, а также, возможно, исключить введение избыточных компонентов или функционала.

Более подробное описание любых требуемых настроек, в частности параметров двигателя, см. в Руководстве по программированию.

В преобразователе частоты имеется ряд встроенных защитных функций, которые защищают сам преобразователь и приводимый им двигатель.

Защита от короткого замыкания

2.5.1

Двигатель (межфазное)

Преобразователь частоты имеет защиту от короткого замыкания на стороне двигателя, основанную на измерении тока в каждой из трех фаз двигателя или в цепи постоянного тока. Короткое замыкание между двумя выходными фазами приводит к перегрузке инвертора по току. Инвертор отключается, когда ток короткого замыкания превышает допустимое значение (аварийный сигнал 16, отключение с блокировкой).

Сторона сети

Правильно работающий преобразователь частоты ограничивает ток, который он потребляет из источника питания. Тем не менее, для защиты на случай поломки компонента внутри преобразователя частоты (неисправность первой категории) рекомендуется

использовать предохранители и/или автоматические

выключатели со стороны питания. Дополнительную

информацию см. в глава 7.7 Предохранители и

автоматические выключатели.

УВЕДОМЛЕНИЕ

Для обеспечения соответствия IEC 60364 (CE) и NEC

2009 (UL) обязательно требуется использовать

предохранители и/или автоматические выключатели.

Тормозной резистор

Преобразователь частоты защищен от короткого

замыкания в тормозном резисторе.

Разделение нагрузки

Для защиты шины постоянного тока от коротких

замыканий, а преобразователей частоты — от

перегрузки, установите предохранители постоянного

тока последовательно на клеммах разделения нагрузки

всех подключенных блоков. Дополнительную

информацию см. в глава 2.3.5 Разделение нагрузки.

Защита от превышения напряжения

2.5.2

Превышение напряжения, создаваемое двигателем

Напряжение в промежуточной цепи увеличивается,

когда двигатель переходит в генераторный режим. Это

происходит в следующих случаях.

Нагрузка раскручивает двигатель (при

•

постоянной выходной частоте преобразователя), например нагрузка отдает энергию двигателю.

В процессе замедления (уменьшения скорости)

•

при большом моменте инерции, низком трении и слишком мало времени для замедления, что недостаточно для рассеивания энергии в виде потерь в преобразователе частоты, двигателе и установке.

Неверная настройка компенсации скольжения

•

может привести к повышению напряжения в цепи постоянного тока.

Противо-ЭДС при работе двигателя с

•

постоянными магнитами. При выбеге на больших оборотах противо-ЭДС от двигателя с постоянными магнитами потенциально может превысить максимально допустимое напряжение преобразователя частоты, что может стать причиной поломки. Чтобы предотвратить это, значение 4-19 Макс. выходная частота автоматически ограничивается исходя из результатов внутреннего расчета, основанного на значениях 1-40 Противо-ЭДС при 1000 об/мин,

1-25 Номинальная скорость двигателя и 1-39 Число полюсов двигателя.

Обзор изделия

Руководство по проектированию

УВЕДОМЛЕНИЕ

Во избежание разгона двигателя до слишком больших скоростей (например, вследствие чрезмерного самовращения или неконтролируемого расхода воды) необходимо оснастить преобразователь частоты тормозным резистором.

Контроль перенапряжения может осуществляться с помощью функции торможения (2-10 Функция торможения) и/или с помощью функции контроля перенапряжения (2-17 Контроль перенапряжения).

2.5.4

Обнаружение асимметрии фаз сети

Работа при значительной асимметрии сети снижает срок

службы двигателя. Условия работы считаются жесткими,

если двигатель постоянно работает при нагрузке,

близкой к номинальной. По умолчанию, в случае

асимметрии сети происходит отключение

преобразователя частоты (14-12 Функция при

асимметрии сети).

2.5.5 Коммутация на выходе

2 2

Контроль перенапряжения (OVC)

Режим контроля перенапряжения (OVC) уменьшает опасность отключения преобразователя частоты при перенапряжении в цепи постоянного тока. Это достигается автоматическим увеличением длительности замедления.

УВЕДОМЛЕНИЕ

Функцию OVC можно активировать для двигателей с постоянными магнитами (PM VVC+).

Функции торможения

Подключите тормозной резистор для рассеяния избыточной энергии торможения. Подключение тормозного резистора предотвращает возникновение слишком высокого напряжения в цепи постоянного тока в процессе торможения.

Для улучшения торможения без использования тормозных резисторов может может быть выбран режим торможения переменным током. Эта функция управляет перемагничиванием двигателя при работе в режиме генератора, что позволяет выработать дополнительную энергию. Эта функция позволяет улучшить контроль перенапряжения. Повышение электропотерь в двигателе позволяет функции OVC повысить крутящий момент торможения без превышения предела напряжения.

УВЕДОМЛЕНИЕ

Режим торможения переменным током не так эффективен, как динамическое резистивное торможение.

2.5.3 Обнаружение обрыва фазы

двигателя

Функция обнаружения обрыва фазы двигателя (4-58 Функция при обрыве фазы двигателя) включена по умолчанию, чтобы предотвратить повреждение двигателя в случае обрыва фазы двигателя. Настройка по умолчанию — 1000 мс, но ее можно изменить, чтобы ускорить обнаружение.

Допускается добавление переключателя на выходе

между двигателем и преобразователем частоты. Может

появиться сообщение о неисправности. Для подхвата

вращающегося электродвигателя включите функцию

подхвата.

Защита от перегрузки

2.5.6

Предел крутящего момента

Функция предела крутящего момента защищает

двигатель от перегрузки независимо от скорости

вращения. Предел крутящего момента устанавливается

в параметре 4-16 Двигательн.режим с огранич. момента

или 4-17 Генераторн.режим с огранич.момента, а время

до подачи предупреждения о превышении крутящего

момента устанавливается в 14-25 Задержка отключ.при

пред. моменте.

Предел по току

Предел по току регулируется в 4-18 Предел по току.

Предел скорости

Определите верхний и нижний пределы диапазона

рабочих скоростей с помощью следующих параметров:

4-11 Нижн.предел скор.двигателя[об/мин] или

•

4-12 Нижний предел скорости двигателя [Гц] и

•

4-13 Верхн.предел скор.двигателя [об/мин] или 4-14 Motor Speed High Limit [Hz]

•

Например, рабочую скорость можно определить как

диапазон от 30 до 50/60 Гц..

Параметр 4-19 Макс. выходная частота ограничивает

максимальную выходную скорость, которую может

обеспечить преобразователь частоты.

ЭТР

ЭТР — это электронная функция, которая на основе

внутренних измерений имитирует биметаллическое

реле. Характеристика представлена на Рисунок 2.18.

Предел напряжения

При достижении аппаратно заданного уровня

напряжения преобразователь частоты отключается для

защиты транзисторов и конденсаторов цепи

постоянного тока.

Обзор изделия

VLT® AQUA Drive FC 202

Перегрев

Преобразователь частоты содержит встроенные датчики температуры и немедленно реагирует на критические

значения в соответствии с аппаратно закодированными пределами.

частота коммутации (малая периодичность импульсов)

вызывает шум в двигателе, поэтому предпочтительно

использование более высокой частоты коммутации.

Однако высокая частота коммутации приводит нагреву

преобразователя частоты, который может ограничить

ток, подаваемый на двигатель.

2.5.7 Автоматическое снижение

номинальных параметров

Преобразователь частоты непрерывно проверяет критические уровни:

Высокую температуру на плате управления или

•

радиаторе Высокую нагрузку на двигатель

•

Повышенное напряжение в цепи постоянного

•

тока Нижний предел скорости

•

При обнаружении критического уровня преобразователь частоты регулирует частоту коммутации. При критически высоких внутренних температурах и низкой скорости двигателя преобразователи частоты также могут принудительно переключить метод коммутации с PWM на SFAVM.

УВЕДОМЛЕНИЕ

Автоматическое снижение номинальных характеристик происходит иначе, когда для параметра 14-55 Выходной фильтр указано значение

[2] Синусоид. фильтр, фиксиров.

2.5.8 Автоматическая оптимизация

энергопотребления

В режиме автоматической оптимизации энергопотребления (АОЭ) преобразователь частоты непрерывно отслеживает нагрузку на двигатель и регулирует выходное напряжение для достижения максимальной эффективности. При небольшой нагрузке напряжение понижается и ток двигателя становится минимальным. КПД двигателя повышается, нагрев уменьшается, двигатель работает тише. Выбирать кривую В/Гц не требуется, так как преобразователь частоты автоматически регулирует напряжение двигателя.

2.5.9

Автоматическая модуляция частоты коммутации

Преобразователь частоты генерирует короткие электрические импульсы и формирует волну переменного тока. Скорость, с которой проходят эти импульсы, называется частотой коммутации. Низкая

Автоматическая модуляция частоты коммутации

автоматически регулирует эти характеристики,

обеспечивая максимально возможную частоту

коммутации без перегрева преобразователя частоты.

Благодаря регулируемой высокой частоте коммутации

частоте шум от работы двигателя при низких скоростях

уменьшается (в этих режимах уменьшение слышимого

шума наиболее важно), в то же время при

необходимости на двигатель выдается полная выходная

мощность.

2.5.10

Снижение номинальных параметров при высокой частоте коммутации

Преобразователь частоты рассчитан на непрерывную

работу при полной нагрузке с частотами коммутации от

3,0 до 4,5 кГц (этот диапазон частот зависит от

типоразмера по мощности). Частота коммутации,

превышающая максимально допустимые значения этого

диапазона, приводит к повышенному теплообразованию

в преобразователе частоты и требует понижения

выходного тока.

В преобразователе частоты реализована автоматическая

функция управления частотой коммутации в

зависимости от нагрузки. Эта функция обеспечивает

преимущество подачи на двигатель настолько высокой

частоты коммутации, насколько это допускается

нагрузкой.

2.5.11

Автоматическое снижение номинальных параметров при избыточной температуре

Автоматическое снижение номинальных параметров

при избыточной температуре действует с целью

предотвращения отключения преобразователя частоты

при высокой температуре. Внутренние датчики

температуры определяют условия работы, защищая

силовые компоненты от перегрева. Преобразователь

может автоматически снижать частоту коммутации для

поддержания рабочей температуры в безопасных

пределах. После снижения частоты коммутации

преобразователь также может снизить выходную

частоту и ток даже на 30 %, чтобы избежать отключения

от перегрева.

+ 185 hidden pages