Danfoss VLT 2800, VLT 5000, VLT 5000 FLUX Installation guide [de]
■ Inhaltsverzeichnis
VLT®2800/5000/5000 FLUX/FCD 300
Einführung
Beschreibung des Bremssystems .......................................................................... 2
......................................................................................................... 2
Beispiele .............................................................................................................. 3
Beispiel 1 - Förderband .......................................................................................... 3
Beispiel 2 - Zentrifuge ............................................................................................. 5
Berechnung des Bremswiderstands .................................................... 6
Bremsschaltung ..................................................................................................... 6
Berechnung von Bremswiderstandswerten ............................................................ 6
Berechnung der Bremsleistung .............................................................................. 7
Berechnung der Spitzenleistung des Bremswiderstands ........................................ 8
Berechnung der Durchschnittsleistung des Bremswiderstands ............................... 8
Bremsen .............................................................................................................. 9
Trägheitsbremsung ................................................................................................. 9
Kontinuierliches Bremsen ....................................................................................... 9
Gleichstrominduktionsbremsung ............................................................................ 9
Wechselstrombremsung VLT 2800 und FCD 300 ................................................... 9
Optimales Bremsen ................................................................................................ 9
Bremskabel ............................................................................................................ 10
Schutzmaßnahmen bei der Installation ................................................................... 10
Beschreibung der VLT 5000 Bremse ...................................................................... 11
Programmierung ............................................................................................. 12
VLT 5000 Process Parameter ................................................................................. 12
VLT 5000 FLUX Parameter ..................................................................................... 12
VLT 2800 Parameter .............................................................................................. 13
FCD 300 Parameter ............................................................................................... 13
Bremswiderstand-Übersicht ..................................................................... 14
Bremswiderstand für VLT 5001-5500 10% Arbeitszyklus Daten und Codenummer 14
Bremswiderstand für VLT 5001-5102 40% Arbeitszyklus Daten und Codenummer 16
Bremswiderstand für VLT 2803-2882 Arbeitszyklus 40% Daten und Codenummer 17
Bremswiderstand für VLT FCD 303-335 Arbeitszyklus 40% Daten und
Codenummer ......................................................................................................... 18
Bremswiderstand für VLT 5001-5500 10% Arbeitszyklus Kabelbuchs
Zeichnungsnummer ............................................................................................... 19
Bremswiderstand für VLT 5001-5102 40% Arbeitszyklus Kabelbuchse, Gewicht und
Zeichnungsnummer ............................................................................................... 20
Bremswiderstand für VLT 2803-2882 40% Arbeitszyklus Kabelbuchse, Gewicht und
Zeichnungsnummer ............................................................................................... 21
Bremswiderstand für VLT FCD 303-335 40% Arbeitszyklus Kabelbuc
Zeichnungsnummer ............................................................................................... 21
e, Gewicht und
hse, Gewicht und
Zeichnungen 1 - 19 ........................................................................................ 22
MI.90.F1.03 - VLT ist ein eingetragenes Warenzeichen vom Danfoss
1
Danfoss bietet eine Palette von Bremswiderständen
für Frequenzwandler der Baureihen 2800, 5000,
5000 FLUX und FCD 300.
■Beschreibung des Bremssystems
Bei Reduzierung des Drehzahlsollwerts eines
Frequenzumrichters fungiert der Motor als Generator
und bremst. Ein als Generator fungierender Motor
liefert Energie an den Frequenzumrichter, die im
Zwischenkreis gesammelt wird. Die Funktion des
Bremswiderstands besteht darin, beim Bremsen einen
Verbraucher für den Zwischenkreis bereitzustellen und
auf diese Weise die Bremsenergie zu absorbieren.
Ohne den Einsatz eines Bremswiderstands würde
die Spannung des Zwischenkreises immer weiter
steigen, bis die entsprechende Sicherung auslöst
und den Stromkreis unterbricht. Der Vorteil bei der
Verwendung eines Bremswiderstands besteht darin,
dass hohe Lasten wie zum Beispiel Förderbänder
schnell gebremst werden können.
VLT®2800/5000/5000 FLUX/FCD 300
Danfoss hat sich für eine Lösung entschieden, bei
der der Bremswiderstand kein integraler Bestandteil
des Frequenzumrichters ist.
Dem Anwender bieten sich hierdurch folgende Vorteile:
- Die Zyklusdauer des Widerstands kann den
Anforderungen entsprechend gewählt werden.
- Die beim Bremsen erzeugte Wärmeenergie
kann aus dem Schaltschrank geleitet und
ggf. genutzt werden.
- Es gibt keine Überhitzung elektronischer Bauteile,
selbst wenn der Bremswiderstand überlastet ist.
■Systemkenntnis
Für die Auswahl des geeigneten Bremswiderstands
ist es erforderlich zu wissen, wie häufig und wie
stark die Motoren bremsen müssen.
Nachstehend einige Beispiele zur Berechn
benötigten Bremsleistung bei einem Förderband
bzw. bei einer Zentrifuge.
ung der
2
MI.90.F1.03 - VLT ist ein eingetragenes Warenzeichen vom Danfoss
■Beispiel 1 - Förderband
Abb. 1 zeigt das Verhältnis von Bremsleistung zu
Beschleunigung/Verzögerung eines Förderbands.
Wie man sieht, ist die Motorleistung beim Bremsen
negativ, da auch das Drehmoment an der Motorwelle
negativ ist. Die Bremsleistung, d.h. die an den
Bremswiderstand gelieferte Energie, entspricht
annähernd der negativen Motorleistung, wenn man
dieVerlusteimMotorundimFrequenzumrichter
berücksichtigt. Das Beispiel veranschaulicht außerdem,
dass die Motorleistung zeitabhängig ist.
Kinetische Energie (E) in Förderband und Motor:
m = Masse mit linearer Bewegung [kg]
v = Geschwindigkeit der Masse mit linearer
Bewegung [m/s]
j = Trägheit von Motor und Getriebe (kgm
2
]
VLT®2800/5000/5000 FLUX/FCD 300
Beispiele
Diese Formel kann auch wie folgt ausgedrückt werden:
Jedoch muss nicht die gesamte Energie an den
Bremswiderstand übermittelt werden. Auch die
Reibung des Förderbands und der Leistungsverlust
des Motors tragen zur Bremsfunktion bei. Daher
lautet die Formel für die Energieübertragung (E
)
b
an den Bremswiderstand wie folgt:
Mf= Reibungsmoment [Nm]
= Motorwirkungsgrad
M
Bei
lautet das Ergebnis wie folgt:
MI.90.F1.03 - VLT ist ein eingetragenes Warenzeichen vom Danfoss
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■Abb. 1
Verhältnis zwischen Bremsleistung und
Beschleunigung/Verzögerung eines Förderbands
VLT®2800/5000/5000 FLUX/FCD 300
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MI.90.F1.03 - VLT ist ein eingetragenes Warenzeichen vom Danfoss
■Beispiel 2 - Zentrifuge
Ein weiteres typisches Anwendungsbeispiel für
Bremsfunktionen sind Zentrifugen. Das Gewicht
des Zentrifugeninhalts ist m.
VLT®2800/5000/5000 FLUX/FCD 300
jC= Zentrifugenträgheit =
2
2
+r
½xmx(r
j
= Getriebemotorträgheit [kgm2]
M
= Getriebemotorwirkungsgrad
η
M
n
= Motorhöchstdrehzahl [1/min]
1
= Zentrifugenhöchstdrehzahl [1/min]
n
2
1
)[kgm2]
2
Beispiele
MI.90.F1.03 - VLT ist ein eingetragenes Warenzeichen vom Danfoss
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■Bremsschaltung
In Abb. 2 ist eine Bremsschaltung unter Verwendung
eines Frequenzumrichters dargestellt.
In den folgenden Abschnitten werden Begriffe und
Abkürzungen unter Bezug auf eine Bremsschaltung
gemäß Abb. 2 verwendet.
Abb. 2
VLT®2800/5000/5000 FLUX/FCD 300
■Berechnung von Bremswiderstandswerten
Um eine Schutzunterbrechung des VLTFrequenzumrichters beim Bremsen des Motors
zu verhindern, müssen die Widerstandswerte
auf Grundlage der Spitzenbremsleistung und der
Zwischenkreisspannung bestimmt werden:
Man erkennt, dass der Bremswiderstand von der
Zwischenkreisspannung (Udc) abhängig ist.
Udc ist die Spannung, bei der die Bremse
aktiviert wird. Die Werte sind weiter unten in der
vorliegenden Anleitung aufgeführt.
Eine weitere Möglichkeit besteht in der Verwendung
des von Danfoss empfohlenen Bremswiderstands
(Rrec). Auf diese Weise ist gewährleistet, dass der
Frequenzumrichter mit dem maximalen Bremsmoment
(Mbr) bremsen kann, d.h. 160% / 150% / 100%. Siehe
Tabellen weiter unten in der vorliegenden Anleitung.
6
MI.90.F1.03 - VLT ist ein eingetragenes Warenzeichen vom Danfoss
ACHTUNG!:
Denken Sie daran, zu prüfen, ob der
verwendete Bremswiderstand für die jeweilige
Zwischenspannung (Udc für den jeweiligen
Antrieb in nachstehender Tabelle aufgeführt)
geeignet ist, falls Sie keine Bremswiderstände
von Danfoss einsetzen.
ηηηη
liegt normalerweise bei 0,9, während ηηηη
Motor
formuliert werden:
VLT®2800/5000/5000 FLUX/FCD 300
normalerweise bei 0,98 liegt. R
vlt
kann wie folgt
rec
VLT-Typ Udc
Max.
Bremsmoment
5001-5027 Process und FLUX / 200 - 240 Volt 397 Volt 160 %
5032-5052 Process und FLUX / 200 - 240 Volt 390 Volt 150 %
5001-5062, 5072 und 5102 Process und FLUX / 380
- 500 Volt
822 Volt 160 %
5075, 5100 und 5125-5500 Process / 380 - 500 Volt 795 Volt 150 %
5075, 5100 und 5125-5500 FLUX / 380 - 500 Volt 795 Volt 100 %
5001-5250 Process / 550 - 600 Volt 958 Volt 160 %
2803-2840 / 200 - 240 Volt 385 Volt 160 %
R
=
rec
Berechnung des
Bremswiderstands
2805-2882 und FCD 303-335 / 380 - 480 Volt 770 Volt 160%
ACHTUNG!:
Wählen Sie einen Bremswiderstand, der
maximal 10% unter dem von Danfoss
empfohlenen Wert liegt.
Bei Auswahl eines größeren Bremswiderstands
kann ein Bremsmoment von 160% / 150% /
100% nicht erreicht werden. Außerdem besteht
die Gefahr, dass die Schutzunterbrechung des
Frequenzumrichters ausgelöst wird.
Wenn die Bremsung z.B. nur mit 80% des
Drehmoments erfolgt, kann ein größerer
Bremswiderstand installiert werden, dessen Größe
anhand der Formel R
MI.90.F1.03 - VLT ist ein eingetragenes Warenzeichen vom Danfoss
, Nr. 1 berechnet werden kann.
rec
■Berechnung der Bremsleistung
Beim Berechnen der Bremsleistung muss darauf
geachtet werden, dass der Bremswiderstand sowohl
für die durchschnittliche Leistung als auch für die
Spitzenleistung geeignet ist. Die Durchschnittsleistung
wird anhand der Prozessdauer bestimmt. Dabei
handelt es sich um die Länge der Bremsdauer im
Verhältnis zur Prozessdauer. Die Spitzenleistung
wird durch das Bremsmoment bestimmt, d.h.,
dass der Bremswiderstand beim Bremsen die
Energiezufuhr abführen kann.
In Abb. 3 ist das Verhältnis zwischen Durchschnittsund Spitzenleistung dargestellt.
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VLT®2800/5000/5000 FLUX/FCD 300
Abb. 3
■Berechnung der Spitzenleistung des
Bremswiderstands
P
peak, mec
ist die Spitzenleistung, mit der der Motor an
der Motorwelle bremst. Sie wird wie folgt berechnet:
P
ist die verwendete Bezeichnung für die beim
peak
Bremsen des Motors an den Bremswiderstand
abgeführte Leistung.
P
ist kleiner als P
peak
peak,mec
, da die Leistung
durch den Wirkungsgrad von Motor und
VLT-Frequenzumrichter verringert wird.
Wenn der Betrag der bei den einzelnen
Bremssequenzen an den Bremswiderstand
abgeführten kinetischen Energie nicht bekannt ist, kann
die Durchschnittsleistung anhand der Prozessdauer
und der Bremsdauer berechnet werden.
Der Arbeitszyklus des Bremsvorgangs wird
folgendermaßen berechnet:
Tp= Prozessdauer in Sekunden.
T
= Bremsdauer in Sekunden.
b
Danfoss bietet Bremswiderstände mit einem
Arbeitszyklus von max. 10 bzw. 40% an (einige
Antriebe sind nur mit einem Arbeitszyklus von max.
10% verfügbar). Bei einem Arbeitszyklus von 10% kann
der Bremswiderstand die Spitzenleistung Ppeak für
10% der Prozessdauer absorbieren. Die verbleibenden
90% der Prozessdauer werden zur Abstrahlung von
überschüssiger Wärmeenergie genutzt.
Die Durchschnittsleistung bei einem Arbeitszyklus
von 10% kann wie folgt berechnet werden:
Die Spitzenleistung wird wie folgt berechnet:
Bei Auswahl des von Danfoss empfohlenen
Bremswiderstands (R
) anhand der Tabelle weiter
rec
oben in der vorliegenden Anleitung ist gewährleistet,
dass der Bremswiderstand ein Bremsmoment von
160% / 150% / 100% an der Motorwelle ermöglicht.
■Berechnung der Durchschnittsleistung des
Bremswiderstands
Die Durchschnittsleistung wird anhand der
Prozessdauer bestimmt. Dabei handelt es sich um die
Länge der Bremsdauer im Verhältnis zur Prozessdauer.
Wenn der Betrag der bei den einzelnen
Bremssequenzen an den Bremswiderstand
abgeführten kinetischen Energie (Eb) (siehe Beispiele
1 und 2) bekannt ist, kann die Durchschnittsleistung
des Widerstands wie folgt berechnet werden:
Die Durchschnittleistung bei einem Arbeitszyklus von
40% kann wie folgt berechnet werden:
Die Berechnungen beziehen sich auf intermittierendes
Bremsen bei einer Prozessdauer von 120/300
Sekunden (120 oder 300 Sekunden noch zu
definieren. Siehe Tabelle weiter unten.)
ACHTUNG!:
Bei Überschreitung der angegebenen
Bremsdauer kann der Widerstand überhitzen.
Tp= Prozessdauer in Sekunden (siehe
Zeichnung auf Seite 3).
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VLT®2800/5000/5000 FLUX/FCD 300
■Trägheitsbremsung
Beim Bremsen großer Trägheitsmassen an der
Motorwelle können die Bremswiderstandswerte anhand
der Trägheit
ω, t ermittelt werden. Siehe Abb. 4.
Abb. 4
t wird über die Rampenzeit Ab in Parameter
208 bestimmt.
ACHTUNG!:
Die Rampenzeit Ab reicht von der Nennfrequenz
laut Parameter 104 bis 0 Hz.
P
kann wie folgt berechnet werden:
peak
selbst kleine Induktionsspannungen einen hohen
Rotorstrom erzeugen. Dieser Strom erzeugt eine starke
Bremswirkung auf die Stäbe und somit auf den Rotor.
Bei abnehmender Geschwindigkeit sinkt die Frequenz
der induzierten Spannung und damit die induktive
Impedanz. Der ohmsche Widerstand des Rotors
wird zunehmend bestimmender und erhöht somit
die Bremswirkung bei abnehmender Drehzahl. Das
erzeugte Bremsmoment fällt kurz vor dem Stillstand
jäh ab und verschwindet völlig, sobald die Bewegung
endet. Die Gleichstrominduktionsbremsung ist daher
nicht zum Halten von Lasten geeignet.
■Wechselstrombremsung VLT 2800 und FCD 300
Wenn der Motor als Bremse fungiert, steigt
die Zwischenkreisspannung, da Energie an
den Zwischenkreis zurückgeführt wird. Das
Funktionsprinzip der Wechselstrombremsung besteht
darin, die Magnetisierung beim Bremsen zu erhöhen
und auf diese Weise die thermischen Verluste des
Motors zu steigern. Über den Parameter 144 in VLT
2800 und FCD 300 kann das Generatormoment
eingestellt werden, das auf den Motor wirken
kann, ohne dass die Zwischenkreisspannung
den Warnpegel übersteigt.
j ist die Massenträgheit der Motorwelle.
BerechnenSiedenfürdenBremswiderstand
geltenden Wert wie zuvor beschrieben.
■Kontinuierliches Bremsen
Wählen Sie für kontinuierliches Bremsen einen
Bremswiderstand, dessen Dauerbremsleistung
nicht über der Durchschnittsbremsleistung P
avg
des Bremswiderstands liegt.
ACHTUNG!:
Wenden Sie sich für weitere Informationen
bitte an Ihren Danfoss-Lieferanten.
■Gleichstrominduktionsbremsung
Wenn die dreiphasige Statorwicklung Gleichstrom
erhält, wird ein stationäres Magnetfeld
in der
Statorbohrung erzeugt, dass wiederum eine Spannung
in den Stäben des Rotorkäfigs induziert, solange
der Rotor in Bewegung ist. Da der elektrische
Widerstand des Rotorkäfigs äußerst gering ist, können
Das Bremsmoment ist drehzahlabhängig. Bei
aktivierter Wechselstrombremsung und Parameter
144 = 1,3 (Werkseinstellung) ist es möglich, mit etwa
50% des nominalen Drehmoments unterhalb 2/3
der Nenndrehzahl sowie mit 25% bei Nenndrehzahl
zu bremsen. Bei niedrigen Drehzahlen (unterhalb
1/3 der Nenndrehzahl des Motors) ist die Funktion
wirkungslos. Der Betrieb mit Parameter 144 größer
als 1,2 ist nur für etwa 30 Sekunden möglich.
ACHTUNG!:
Wenn der Wert in Parameter 144 erhöht wird,
erhöht sich auch gleichzeitig
der Motorstrom
beträchtlich, wenn Generatorlasten wirken. Der
Parameter sollte deshalb nur geändert werden, wenn
durch Messungen garant
iert ist, dass der Motorstrom
in allen Betriebssituationen niemals den zulässigen
Wert überschreitet. Bitte beachten: Die Stromstärke
kann nicht von der Anz
eige abgelesen werden.
■Optimales Bremsen
Dynamisches Bremsen eignet sich von der
Maximaldrehzahl bis herab zu einer bestimmten
Frequenz. Unterhalb dieser Frequenz muss je
nach Bedarf die DC-Bremsung erfolgen. Am
wirkungsvollsten ist eine Kombination aus dynamischer
Bremsen
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