E-OP3-Umrichter, Softstarter-001 # FC300 - Handbuch.pdf

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MAKING MODERN LIVING POSSIBLE

Projektierungshandbuch

VLT® AutomationDrive

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Inhaltsverzeichnis FC 300 Projektierungshandbuch

Inhaltsverzeichnis

1 Lesen des Projektierungshandbuchs 7

1.1.1 Symbole 7

1.1.2 Abkürzungen 8

1.1.3 Begriffsdefinitionen 8

2 Sicherheit und Konformität 12

2.1 Sicherheitsmaßnahmen 12

3 Einführung zum FC 300 17

3.1 Produktübersicht 17

3.2.1 Regelungsverfahren 19

3.2.2 FC 300-Regler 19

3.2.3 FC 301 vs. FC 302 Regelungsverfahren 20

3.2.4 Regelungsstruktur in VVCplus Advanced Vector Control 21

3.2.5 Regelungsstruktur in Flux ohne Geber (nur FC 302) 22

3.2.6 Regelungsstruktur in Flux mit Motor-Istwert 23

3.2.7 Interner Stromgrenzenregler in Betriebsart VVCplus 24

3.2.8 Handsteuerung (Hand On / Hand ein) und Fernsteuerung (Auto On / Auto ein) 24

3.3 Sollwertverarbeitung 25

3.3.1 Sollwertgrenzen 26

3.3.2 Skalieren von Festsollwerten und Bussollwerten 27

3.3.3 Skalieren von Soll- und Istwerten (analog und Puls) 27

3.3.4 Totzone um Null 28

3.4 PID-Regler 32

3.4.1 PID-Drehzahlregler 32

3.4.2 Einstellung der PID-Drehzahlregelung 34

3.4.3 PID-Prozessregelung 35

3.4.4 Beispiel für die PID-Prozessregelung 37

3.4.5 Ziegler-Nichols-Verfahren 39

3.5 Allgemeine EMV-Aspekte 40

3.5.1 Allgemeine Aspekte von EMV-Emissionen 40

3.5.2 EMV-Prüfergebnisse 41

3.5.3 Anforderungen an die Störfestigkeit 42

3.5.4 Anforderungen an die Störfestigkeit 43

3.6.1 PELV – Protective Extra Low Voltage (Schutzkleinspannung) 44

3.8 Bremsfunktionen beim FC 300 45

3.8.1 Mechanische Haltebremse 45

3.8.2 Dynamische Bremse 46

3.8.3 Auswahl des Bremswiderstands 46

MG.33.BD.03 - VLT® ist eine eingetragene Marke von Danfoss 1

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Inhaltsverzeichnis FC 300 Projektierungshandbuch

3.9.1 Mechanische Bremssteuerung 48

3.9.2 Mechanische Bremse 49

3.9.3 Verkabelung von Bremswiderständen 50

3.10 Smart Logic Controller 50

3.11 Extreme Betriebsbedingungen 52

3.11.1 Thermischer Motorschutz 53

3.12 Sicherer Stopp des FC 300 54

3.12.2 Installation einer externen Sicherheitsvorrichtung in Kombination mit MCB 112 59

3.12.3 Inbetriebnahmeprüfung des sicheren Stopps 60

3.13 Zertifikate 62

4 FC 300 auswählen 64

4.1 Elektrische Daten – 200-240 V 64

4.2 Elektrische Daten - 380-500 V 67

4.3 Elektrische Daten - 525-600 V 75

4.4 Elektrische Daten - 525-690 V 78

4.5 Allgemeine technische Daten: 90

4.7.1 Störgeräusche 95

4.8.1 du/dt-Bedingungen 96

4.9 Besondere Betriebsbedingungen 99

4.9.1 Manuelle Leistungsreduzierung 99

4.9.1.1 Leistungsreduzierung beim Betrieb mit niedriger Drehzahl 99

4.9.2 Automatische Leistungsreduzierung 99

5 Bestellen 100

5.1.1 Bestellung über Typencode 100

5.1.2 Drive-Konfigurator 100

5.2.1 Bestellnummern: Optionen und Zubehör 104

5.2.2 Bestellnummern: Ersatzteile 105

5.2.3 Bestellnummern: Montagezubehör 106

5.2.4 Bestellnummern: Hochleistungssätze 106

5.2.5 Bestellnummern: Bremswiderstände 10 % 107

5.2.6 Bestellnummern: Bremswiderstände 40 % 111

5.2.7 Flatpacks 116

5.2.8 Bestellnummern: Oberwellenfilter 118

5.2.9 Bestellnummern: Sinusfilter, 200-500 V AC 120

5.2.10 Bestellnummern: Sinusfilter, 525-690 V AC 121

5.2.11 Bestellnummern: du/dt-Filter, 380-480/500 V AC 121

5.2.12 Bestellnummern: du/dt-Filter, 525-690 V AC 122

6 Mechanische Installation - Baugröße A, B und C 123

2 MG.33.BD.03 - VLT® ist eine eingetragene Marke von Danfoss

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6.1.1 Sicherheitsanforderungen für die mechanische Installation 123

6.1.2 Mechanische Montage 126

7 Mechanische Installation - Baugrößen D, E und F 127

7.1 Vor der Installation 127

7.1.1 Planung des Aufstellungsorts 127

7.1.2 Empfang des Frequenzumrichters 127

7.1.3 Transport und Auspacken 127

7.1.4 Heben 127

7.1.5 Abmessungen 129

7.1.6 Mechanische Abmessungen, 12-Puls-Einheiten 136

7.2 Mechanische Installation 139

7.2.1 Benötigtes Werkzeug 139

7.2.2 Allgemeine Aspekte 139

7.2.3 Klemmenpositionen – Baugröße D 141

7.2.4 Klemmenpositionen - Baugröße E 143

7.2.5 Klemmenpositionen – Baugröße F 149

7.2.6 Klemmenpositionen, F8-F13 – 12 Puls 154

7.2.7 Kühlung und Luftzirkulation 159

7.2.8 Wandmontage – Geräte mit Schutzart IP21 (NEMA 1) und IP54 (NEMA 12) 161

7.2.9 Kabeldurchlass/Kabelkanaleingang – IP21 (NEMA 1) und IP54 (NEMA12) 161

7.2.10 Stopfbuchsen-/Kabelkanaleinführung, 12-Puls - IP21 (NEMA1) und IP54 (NE- MA2) 163

7.2.11 IP21-Tropfschutzinstallation (Baugröße D1 und D2) 165

8 Elektrische Installation 166

8.1 Anschlüsse- Baugrößen A, B und C 166

8.1.1 Ausbrechen von zusätzlichen Öffnungen für Kabeldurchführungen 167

8.1.2 Netz- und Erdanschluss 167

8.1.3 Motoranschluss 169

8.1.4 Relaisanschluss 177

8.2 Anschlüsse – Baugröße D, E und F 178

8.2.1 Drehmoment 178

8.2.2 Leistungsanschlüsse 178

8.2.3 Netzanschlüsse 12-Puls-Frequenzumrichter 189

8.2.4 Abschirmung gegen elektrisches Rauschen 198

8.2.5 Externe Lüfterversorgung 198

8.3 Sicherungen 198

8.3.1 Empfehlungen 199

8.3.2 CE-Konformität 200

8.4 Trennschalter, Hauptschalter und Schütze 213

MG.33.BD.03 - VLT® ist eine eingetragene Marke von Danfoss 3

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Inhaltsverzeichnis FC 300 Projektierungshandbuch

8.4.1 Netztrennschalter 213

8.4.4 F-Frame-Netzschütze 215

8.5 Zusätzliche Motorinformationen 216

8.5.1 Motorkabel 216

8.5.2 Thermischer Motorschutz 216

8.5.3 Parallelanschluss von Motoren 216

8.5.5 Motorlagerströme 218

8.6 Steuerkabel und -klemmen 219

8.6.1 Zugang zu den Steuerklemmen 219

8.6.2 Steuerkabelführung 219

8.6.3 Steuerklemmen 221

8.6.4 Schalter S201, S202 und S801 221

8.6.5 Elektrische Installation, Steueranschlüsse 221

8.6.6 Beispiel für grundlegende Verkabelung 222

8.6.7 Elektrische Installation, Steuerkabel 223

8.6.8 12-Pulss- Steuerkabel 225

8.6.9 Relaisausgang 228

8.6.10 Temperaturschalter Bremswiderstand 228

8.7 Zusätzliche Verbindungen 228

8.7.1 DC-Busanschluss 228

8.7.2 Zwischenkreiskopplung 228

8.7.3 Installation des Bremskabels 229

8.7.4 Anschließen eines PCs an einen Frequenzumrichter 229

8.7.5 Die FC 300 PC-Software 229

8.8.1 Hochspannungsprüfung 230

8.8.2 Erdung 230

8.8.3 Schutzerdung 230

8.9 EMV-gerechte Installation 230

8.9.1 Elektrische Installation - EMV-Schutzmaßnahmen 230

8.9.2 Verwendung EMV-gerechter Kabel 232

8.9.3 Erdung abgeschirmter Steuerkabel 234

8.9.4 EMV-Schalter 234

8.10.1 Netzversorgungstörungen/-oberwellen 235

8.10.2 Die Auswirkungen von Oberwellen in einem Energieverteilungssystem 235

8.10.3 Normen und Vorschriften zur Begrenzung von Oberwellen 236

8.10.4 Oberwellenreduzierung 236

8.10.5 Berechnung von Oberwellen 236

8.11 Fehlerstromschutzschalter - FC 300 Projektierungshandbuch 236

8.12 Erste Inbetriebnahme und Test 237

9 Anwendungsbeispiele 239

4 MG.33.BD.03 - VLT® ist eine eingetragene Marke von Danfoss

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Inhaltsverzeichnis FC 300 Projektierungshandbuch

9.1.1 Drehgeberanschluss 244

9.1.2 Drehgeberrichtung 244

9.1.3 Frequenzumrichter mit Rückführung 244

9.1.4 Programmieren von Momentgrenze und Stopp 244

10 Optionen und Zubehör 246

10.1.1 Einbau von Optionsmodulen in Steckplatz A 246

10.1.2 Einbau von Optionsmodulen in Steckplatz B 246

10.1.3 Einbau von Optionsmodulen in Steckplatz C 247

10.2 Universal-Eingangs-/Ausgangsmodul MCB 101 247

10.2.1 Galvanische Trennung im MCB 101 248

10.2.2 Digitaleingänge – Klemme X30/1-4: 249

10.2.3 Analogeingänge – Klemme X30/11, 12: 249

10.2.4 Digitalausgänge - Klemme X30/6, 7: 249

10.2.5 Analogausgang – Klemme X30/8: 249

10.3 Drehgeber-Option MCB 102 250

10.4 Resolver-Option MCB 103 251

10.5 Relaisoption MCB 105 253

10.6 24V Backup-Option MCB 107 255

10.7 PTC-Thermistorkarte 255

10.8 Erweiterte Relaiskarte MCB 113 258

10.9 Bremswiderstände 259

10.10 Einbausatz für LCP-Bedieneinheit 259

10.11 IP21/NEMA 1-Gehäuseabdeckungen 260

10.12 Montagehalterungen für Baugröße A5, B1, B2, C1 und C2 262

10.13 Sinusfilter 264

10.14 Hochleistungsoptionen 264

10.14.1 Baugröße F – Optionen 264

11 RS-485 Installation und Konfiguration 266

11.1 Übersicht 266

11.2 Netzwerkanschluss 266

11.3 -Busabschluss 266

11.4.1 EMV-Schutzmaßnahmen 267

11.5 Netzwerkkonfiguration 267

11.5.1 Konfiguration FC 300-Frequenzumrichter 267

11.6 Aufbau der Telegrammblöcke für FC-Protokoll - FC 300 267

11.6.1 Inhalt eines Zeichens (Byte) 267

11.6.2 Telegrammstruktur 268

11.6.3 -Länge (LGE) 268

MG.33.BD.03 - VLT® ist eine eingetragene Marke von Danfoss 5

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Inhaltsverzeichnis FC 300 Projektierungshandbuch

11.6.4 Frequenzumrichter-Adresse (ADR) 268

11.6.5 Datensteuerbyte (BCC) 268

11.6.6 Das Datenfeld 268

11.6.7 Das PKE-Feld 269

11.6.8 Parameternummer (PNU) 270

11.6.9 Index (IND) 270

11.6.10 Parameterwert (PWE) 270

11.6.11 Von FC 300 unterstützte Datentypen 271

11.6.12 Umrechnung 271

11.6.13 Prozesswörter (PCD) 272

11.7 Beispiele 272

11.7.1 Parameterwert schreiben 272

11.7.2 Parameterwert lesen 272

11.8 Übersicht zu Modbus RTU 273

11.8.1 Voraussetzungen 273

11.8.2 Was der Anwender bereits wissen sollte 273

11.8.3 Überblick über Modbus RTU 273

11.8.4 Frequenzumrichter mit Modbus RTU 273

11.9.1 Frequenzumrichter mit Modbus RTU 274

11.10 Aufbau der Modbus RTU-Telegrammblöcke 274

11.10.1 Frequenzumrichter mit Modbus RTU 274

11.10.2 Modbus RTU-Telegrammaufbau 274

11.10.3 Start-/Stoppfeld 274

11.10.4 Adressfeld 274

11.10.5 Funktionsfeld 275

11.10.6 Datenfeld 275

11.10.7 CRC-Prüffeld 275

11.10.8 Spulenregisteradressierung 275

11.10.9 Regelung des Frequenzumrichters 277

11.10.10 Durch Modbus RTU unterstützte Funktionscodes 277

11.10.11 Modbus-Ausnahmecodes 277

11.11 Zugriff auf Parameter 278

11.11.1 Parameterverarbeitung 278

11.11.2 Datenspeicherung 278

11.11.3 IND 278

11.11.4 Textblöcke 278

11.11.5 Umrechnungsfaktor 278

11.11.6 Parameterwerte 278

11.12 Danfoss FC-Steuerprofil 278

Index 285

6 MG.33.BD.03 - VLT® ist eine eingetragene Marke von Danfoss

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Lesen des Projektierungshan... FC 300 Projektierungshandbuch

1 1

1 Lesen des Projektierungshandbuchs

In diesem Projektierungshandbuch werden alle Aspekte 1.1.1 Symbole zum FC 300 in mehreren Kapiteln ausführlich behandelt. In diesem Handbuch verwendete Symbole.

Verfügbare Literatur für FC 300

HINWEIS

• Das VLT AutomationDrive-Produkthandbuch MG. 33.AX.YY enthält die erforderlichen Informationen Hinweis für den Leser. für die Inbetriebnahme des Frequenzumrichters.
• Das VLT AutomationDrive Produkthandbuch VORSICHT Hochleistungsanwendungen MG.33.UX.YY Kennzeichnet eine potenziell gefährliche Situation, die,
• Das VLT AutomationDrive Projektierungs- wenn nicht vermieden, zu kleineren oder mittelschweren handbuch MG.33.BX.YY enthält alle technischen Verletzungen oder Geräteschäden führen kann. Informationen zum Frequenzumrichter sowie Informationen zur kundenspezifischen Anpassung WARNUNG und Anwendung. Kennzeichnet eine potenziell gefährliche Situation, die,
• Das VLT AutomationDrive Programmierungs- wenn nicht vermieden, zum Tod oder schweren Verlet- handbuch MG.33.MX.YY liefert Informationen zum zungen führen könnte. Programmieren und enthält komplette Parameter- beschreibungen.

• Kennzeichnet die Werkseinstellung.

• Das VLT AutomationDrive Profibus-Produk- thandbuch MG.33.CX.YY liefert die erforderlichen Tabelle 1.1 Informationen zum Steuern, Überwachen und Programmieren des Frequenzumrichters über die Profibus Feldbus-Schnittstelle.

• Das VLT AutomationDrive DeviceNet Produk- thandbuch MG.33.DX.YY liefert erforderliche Informationen zum Steuern, Überwachen und Programmieren des Frequenzumrichters über die DeviceNet Feldbus-Schnittstelle.

X = Versionsnummer YY = Sprachcode

Technische Literatur von Danfoss Drives ist ebenfalls verfügbar unter www.danfoss.com/BusinessAreas/DrivesSo- lutions/Documentations/Technical+Documentation.

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1.1.2 Abkürzungen 1.1.3 Begriffsdefinitionen

Frequenzumrichter: Motorfreilauf Die Motorwelle dreht im Leerlauf. Kein Drehmoment am Motor.

IMAX Der maximale Ausgangsstrom des Frequenzumrichters.

IN Der vom Frequenzumrichter gelieferte Nennaus- gangsstrom.

UMAX Die maximale Ausgangsspannung des Frequenzumrichters.

Eingang: Steuerbefehl Starten und Stoppen des Motors über das LCP und die Digitaleingänge. Die Funktionen sind in zwei Gruppen unterteilt.

Funktionen in Gruppe 1 haben eine höhere Priorität als Funktionen in Gruppe 2.

Gruppe 1 Reset, Motorfreilauf, Quittieren und Freilaufstopp, Schnellstopp, DC-Bremse, Stopp und "Off"-Taste am LCP. Gruppe 2 Start, Pulsstart, Reversierung, Start + Reversierung, Festdrehzahl JOG und Ausgangs- frequenz speichern

Tabelle 1.3

Motor: fJOG Die Motorfrequenz, wenn die Festdrehzahl JOG-Funktion (über Digitaleingang) aktiviert ist.

fM Motorfrequenz. Ausgang des Frequenzumrichters. Die Ausgangsfrequenz hängt mit der Wellendrehzahl am Motor zusammen, die von der Anzahl der Pole und der Schlupf- frequenz abhängt.

fMAX Die maximale Ausgangsfrequenz des Frequenzumrichters ist an seinem Ausgang vorhanden. Die maximale Ausgangsfrequenz wird im Grenzwert von Par. 4-12, 4-13 und 4-19 eingestellt.

fMIN Die Mindestmotorfrequenz des Frequenzumrichters. Standardwert 0 Hz.

f

fM,N Tabelle 1.2 Die Motornennfrequenz (Typenschilddaten).

IM Der Motorstrom.

IM,N Der Motornennstrom (Typenschilddaten).

nM,N Die Motornenndrehzahl (Typenschilddaten).

8 MG.33.BD.03 - VLT® ist eine eingetragene Marke von Danfoss

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ns Pulssollwert Synchrone Motordrehzahl Ein Pulssollwert, der an Klemme 29 oder 33 angelegt wird, ausgewählt durch Par. 5-13 oder 5-15 [32]. Skalierung in Parametergruppe 5-5*. 2×Par.. 1−23×60 s n = s Par.. 1−39 RefMAX PM,N Bestimmt das Verhältnis zwischen dem Sollwerteingang bei Die Motornennleistung (Typenschilddaten). 100 % des Gesamtskalierwerts (in der Regel 10 V, 20 mA) und dem resultierenden Sollwert. Der in 3-03 Max. Sollwert TM,N eingestellte maximale Sollwert. Das Nenndrehmoment (Motor). RefMIN Bestimmt das Verhältnis zwischen dem Sollwerteingang bei UM 0 % (normalerweise 0 V, 0 mA, 4 mA) und dem Die Momentspannung des Motors. resultierenden Sollwert. Der in 3-02 Minimaler Sollwert eingestellte minimale Sollwert. UM,N Verschiedenes: Die Motornennspannung (Typenschilddaten). Analogeingänge Die Analogeingänge können verschiedene Funktionen des Kippmoment Frequenzumrichters steuern. Es gibt zwei Arten von Analogeingängen: Stromeingang, 0-20 mA und 4-20 mA Spannungseingang, 0-10 V DC (FC 301) Spannungseingang, -10 - +10 V DC (FC 302).

Analogausgänge Die Analogausgänge können ein Signal von 0-20 mA, 4-20 mA liefern.

Automatische Motoranpassung, AMA Abbildung 1.1 Die AMA-Funktion ermittelt die elektrischen Parameter des angeschlossenen Motors im Stillstand.

Bremswiderstand η Der Bremswiderstand kann die durch generatorisches Der Wirkungsgrad des Frequenzumrichters ist als das Bremsen erzeugte Bremsleistung aufnehmen. Während Verhältnis zwischen der Leistungsabgabe und der generatorischer Bremsung erhöht sich die Zwischenkreis- Leistungsaufnahme definiert. spannung. Ein Bremschopper stellt sicher, dass die generatorische Energie an den Bremswiderstand Einschaltsperrbefehl übertragen wird. Ein Stoppbefehl, der der Gruppe 1 der Steuerbefehle CT-Kennlinie angehört - siehe dort. Konstante Drehmomentkennlinie; typisch für Anwendungen wie Förderbänder, Verdrängungspumpen Stoppbefehl und Krane. Siehe Steuerbefehle. Digitaleingänge Die Digitaleingänge werden zur Regelung verschiedener Sollwerte: Funktionen im Frequenzumrichter verwendet. Analogsollwert An Eingang 53 oder 54 wird ein Analogsignal angelegt. Digitalausgänge Dieses Signal kann entweder ein Spannungssignal von Der Frequenzumrichter verfügt über zwei programmierbare 0-10 V (FC 301 und FC 302) oder von -10 -+10 V (FC 302) Ausgänge, die ein 24-V-DC-Signal (max. 40 mA) liefern sein. Stromsignal 0-20 mA oder 4-20 mA. können.

Binärsollwert DSP Ein an die serielle Kommunikationsschnittstelle (RS-485 Digitaler Signalprozessor. Klemme 68 – 69) angelegtes Sollwertsignal. ETR Festsollwert Das elektronische Thermorelais stellt eine Berechnung der Ein definierter Festsollwert, einstellbar zwischen -100 % thermischen Belastung auf Grundlage der aktuellen und +100 % des Sollwertbereichs. Es können bis zu acht Belastung und Zeit dar. Hiermit soll die Motortemperatur Festsollwerte über die Digitaleingänge ausgewählt werden. geschätzt werden.

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Hiperface® RCD Hiperface® ist eine eingetragene Marke von Stegmann. Steht für "Residual Current Device"; englische Bezeichnung für Fehlerstromschutzschalter (FI-Schalter). Initialisieren Beim Initialisieren (14-22 Betriebsart) wird der Frequenzum- Parametersatz richter auf die Werkseinstellung zurückgesetzt. Sie können Parametereinstellungen in vier Parametersätzen speichern. Sie können zwischen den vier Parametersätzen Überlastarbeitszyklus wechseln oder einen Satz bearbeiten, während ein anderer Ein Nennwert für einen Überlastarbeitszyklus bezieht sich Satz gerade aktiv ist. auf eine Abfolge von Arbeitszyklen. Jeder Zyklus besteht aus einem Belastungs- und einem Entlastungszeitraum. Der SFAVM Betrieb kann periodisch oder aperiodisch erfolgen. Schaltmodus Stator Flux oriented Asynchronous Vector Modulation (14-00 Schaltmuster). LCP Das (Local Control Panel) stellt ein Bedienteil mit Schlupfausgleich kompletter Benutzeroberfläche zum Steuern und Program- Der Frequenzumrichter gleicht den belastungsabhängigen mieren des Frequenzumrichters dar. Das Bedienteil ist Motorschlupf aus, indem er unter Berücksichtigung der abnehmbar und kann mithilfe eines optionalen Einbau- gemessenen Motorbelastung die Ausgangsfrequenz satezs (z. B. in einer Schaltschranktür) in bis zu 3 m anpasst, um die Motordrehzahl nahezu konstant zu halten. Entfernung vom Frequenzumrichter aufgestellt werden. Smart Logic Control (SLC) NLCP Die SLC st eine Folge benutzerdefinierter Aktionen, die Schnittstelle Numerical Local Control Panel zur Regelung ausgeführt werden, wenn die zugehörigen benutzerdefi- und Programmierung des Frequenzumrichters. Die Anzeige nierten Ereignisse durch den Smart Logic Controller. erfolgt numerisch, und das Bedienteil wird grundsätzlich (Parametergruppe 13-** die Smart Logic Control (SLC) als zur Anzeige von Prozesswerten verwendet. Das LCP 101 wahr bewertet werden. verfügt weder über eine Speicher- noch über eine Kopier- STW funktion. Zustandswort lsb FC-Standardbus Niedrigstwertiges Bit. Schließt RS -485-Bus mit FC -Protokoll oder MC-Protokoll msb ein. Siehe 8-30 FC-Protokoll. Höchstwertiges Bit. Thermistor: MCM Ein temperaturabhängiger Widerstand, mit dem die Steht für Mille Circular Mil; eine amerikanische Maßeinheit Temperatur des Frequenzumrichters oder des Motors für den Kabelquerschnitt. 1 MCM = 0,5067 mm2. überwacht wird. Online-/Offline-Parameter THD Änderungen der Online-Parameter werden sofort nach Total Harmonic Distortion gibt das Gesamt-Oberschwin- Änderung des Datenwertes aktiviert. Änderungen der gungsverhältnis an. Offline-Parameter werden erst dann aktiviert, wenn am LCP Alarm [OK] gedrückt wird. Ein Zustand, der in Fehlersituationen eintritt, z. B. bei einer PID-Prozess Übertemperatur des Frequenzumrichters oder wenn der Der PID-Regler sorgt durch Anpassung der Ausgangs- Frequenzumrichter den Motor, Prozess oder Mechanismus frequenz an die wechselnde Last dafür, dass die Sollwerte schützt. Der Neustart wird verzögert, bis die Fehlerursache von Drehzahl, Druck, Temperatur usw. konstant gehalten behoben wurde und der Fehlerzustand über die [Reset]- werden. Taste am LCP quittiert wird. In einigen Fällen erfolgt die Aufhebung automatisch (durch vorherige Program- PCD mierung). Die Abschaltung darf nicht zu Zwecken der Prozessdaten Personensicherheit verwendet werden. Pulseingang/Inkrementalgeber Abschaltblockierung Ein externer digitaler Sensor, der zur Rückführung von Ein Zustand, der in Fehlersituationen eintritt, wenn sich der Informationen zur Motordrehzahl und - richtung dient. Frequenzumrichter selbst schützt und ein Eingriff Drehgeber werden für sehr schnelle Genauigkeitsrück- erforderlich ist, z. B. bei einem Kurzschluss am Ausgang führung sowie in sehr dynamischen Anwendungen des Frequenzumrichters. Eine Abschaltblockierung kann eingesetzt. Der Drehgeber wird entweder über Klemme 32 nur durch Unterbrechen der Netzversorgung, Beheben der und 32 oder den optionalen Drehgeber MCB 102 Fehlerursache und erneuten Anschluss des Frequenzum- angeschlossen. richters aufgehoben werden. Der Neustart wird verzögert, bis der Fehlerzustand über die [Reset]-Taste am LCP quittiert wird. In einigen Fällen erfolgt die Aufhebung

10 MG.33.BD.03 - VLT® ist eine eingetragene Marke von Danfoss

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Lesen des Projektierungshan... FC 300 Projektierungshandbuch

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automatisch (durch vorherige Programmierung). Die Abschaltung darf nicht zu Zwecken der Personensicherheit verwendet werden.

VT-Kennlinie Variable Drehmomentkennlinie; wird für Pumpen- und Lüfteranwendungen verwendet.

VVCplus Im Vergleich zur herkömmlichen U/f-Steuerung bietet Voltage Vector Control (VVCplus) eine verbesserte Dynamik und Stabilität sowohl bei Änderung der Motordrehzahl als auch in Bezug auf das Last-Drehmoment.

60° AVM Schaltmodus 60°Asynchronous Vector Modulation (14-00 Schaltmuster).

Leistungsfaktor Der Leistungsfaktor ist das Verhältnis zwischen I1 und IRMS.

3 x U x I1 cosϕ Leistungs- faktor = 3 x U x IRMS Der Leistungsfaktor einer 3-Phasen-Regelung ist definiert als:

I1 x cosϕ1 I1 = = da cosϕ1 = 1 I I RMS RMS Der Leistungsfaktor gibt an, wie stark ein Frequenzum- richter die Netzversorgung belastet. Je niedriger der Leistungsfaktor, desto höher der IRMS bei gleicher kW-Leistung.

IRMS = I1 2 + I5 2 +I7 2 + .. + In 2 Darüber hinaus weist ein hoher Leistungsfaktor darauf hin, dass die Oberwellenbelastung sehr niedrig ist. Alle Frequenzumrichter von Danfoss verfügen über integrierte Zwischenkreisspulen im Zwischenkreis, was einen hohen Leistungsfaktor und einen geringeren THD- Wert an der Netzversorgung zur Folge hat.

MG.33.BD.03 - VLT® ist eine eingetragene Marke von Danfoss 11

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Sicherheit und Konformität FC 300 Projektierungshandbuch

2 Sicherheit und Konformität

2 2

Warnung vor unerwartetem Anlauf

1. Der Motor kann mit einem digitalen Befehl,

2.1 Sicherheitsmaßnahmen

einem Bus-Befehl, einem Sollwert oder LCP Stopp angehalten werden, obwohl der

WARNUNG

Frequenzumrichter weiter unter Netzspannung Der Frequenzumrichter steht bei Anschluss an die steht. Ist ein unerwarteter Anlauf des Motors Netzspannung immer unter gefährlicher Spannung. Eine gemäß den Bestimmungen zur Personensi- unsachgemäße Installation des Motors, Frequenzumrichters cherheit (z. B. Verletzungsgefahr durch Kontakt oder des Feldbusses kann zum Tod, schweren Verlet- mit sich bewegenden Maschinenteilen nach zungen oder Schäden am Gerät führen. Daher müssen die einem unerwarteten Anlauf) jedoch unzulässig, so Anweisungen in diesem Handbuch sowie nationale und sind die oben genannten Stoppfunktionen nicht lokale Sicherheitsvorschriften eingehalten werden. ausreichend. In diesem Fall muss der Frequen- zumrichter vom Netz getrennt oder die Funktion Sicherheitsvorschriften Sicherer Stopp aktiviert werden.

1. Bei Reparaturarbeiten muss die Netzversorgung 2. Der Motor kann während der Parameterein- des Frequenzumrichters abgeschaltet werden. stellung anlaufen. Wenn dadurch die Vergewissern Sie sich, dass die Netzversorgung Personensicherheit gefährdet wird (z. B. Verlet- unterbrochen und die erforderliche Zeit zungsgefahr durch Kontakt mit sich bewegenden verstrichen ist, bevor Sie die Motor- und Maschinenteilen) ist ein unerwarteter Anlauf z. B. Netzstecker entfernen. mithilfe der Funktion Sicherer Stopp oder durch
2. Die [OFF]-Taste auf dem Bedienfeld des sichere Trennung des Motoranschlusses zu Frequenzumrichters unterbricht nicht die verhindern. Netzspannung und darf deshalb nicht als Sicher- 3. Ist der Motor abgeschaltet, jedoch weiterhin an heitsschalter benutzt oder betrachtet werden. die Netzversorgung angeschlossen, so kann er
3. Achten Sie auf eine korrekte Schutzerdung des von selbst wieder anlaufen, wenn die Elektronik Geräts, den Schutz von Benutzern vor Versor- des Frequenzumrichters defekt ist, oder falls eine gungsspannung und den Schutz des Motors vor kurzfristige Überlastung oder ein Fehler in der Überlast unter Beachtung geltender Vorschriften Versorgungsspannung bzw. am Motoranschluss und Bestimmungen. beseitigt wird. Ist ein unerwarteter Anlauf des Motors gemäß den Bestimmungen zur Personen-
4. Der Erdableitstrom des Frequenzumrichters sicherheit (z. B. Verletzungsgefahr durch Kontakt übersteigt 3,5 mA. mit sich bewegenden Maschinenteilen) jedoch
5. Ein Überlastungsschutz des Motors ist nicht Teil unzulässig, so sind die oben genannten der Werkseinstellung. Wenn diese Funktion Stoppfunktionen des Frequenzumrichters nicht erforderlich ist, stellen Sie 1-90 Thermischer ausreichend. In diesem Fall muss der Frequen- Motorschutz auf den Datenwert ETR Alarm 1 [4] zumrichter vom Netz getrennt oder die Funktion oder den Datenwert ETR Warnung 1 [3] ein. Sicherer Stopp aktiviert werden.
6. Die Stecker für die Motor- und Netzversorgung HINWEIS dürfen nicht entfernt werden, während der Befolgen Sie bei Verwendung der Funktion Sicherer Stopp Frequenzumrichter an die Netzspannung immer die entsprechenden Anweisungen im Abschnitt angeschlossen ist. Vergewissern Sie sich, dass die Sicherer Stopp des VLT AutomationDrive Projektierungs- Netzversorgung unterbrochen und die handbuchs. erforderliche Zeit verstrichen ist, bevor Sie die Motor- und Netzstecker entfernen.
7. Vom Frequenzumrichter gesendete Steuersignale
8. Der Frequenzumrichter hat außer den oder interne Steuersignale können in seltenen Spannungseingängen L1, L2 und L3 noch weitere Fällen fälschlicherweise aktiviert oder verzögert Spannungseingänge, wenn DC-Zwischenkreis- werden bzw. werden überhaupt nicht gesendet. kopplung bzw. externe 24 V DC-Versorgung In sicherheitskritischen Anwendungen, installiert sind. Prüfen Sie, dass vor Beginn der beispielsweise bei Ansteuerung der elektromag- Reparaturarbeiten alle Spannungsquellen netischen Bremse einer Hubvorrichtung, darf die abgeschaltet sind und die erforderliche Zeit Steuerung nicht ausschließlich über die Steuer- verstrichen ist. signale erfolgen.

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WARNUNG abschaltet, wenn einer der Hardwaregrenzwerte überschritten wird. Hochspannung

HINWEIS 2 2

Das Berühren spannungsführender Teile - auch nach der Trennung vom Netz - ist lebensgefährlich. Es wird empfohlen, den „Protection Mode“ in Hubanwen- Achten Sie außerdem darauf, dass andere Spannungs- dungen zu deaktivieren (14-26 WR-Fehler eingänge, wie z. B. externe 24 V DC, Abschaltverzögerung = 0). Zwischenkreiskopplung (Zusammenschalten eines DC- Zwischenkreises) sowie der Motoranschluss beim Die Zwischenkreiskondensatoren bleiben nach der kinetischen Speicher ausgeschaltet sind. Trennung vom Stromkreis geladen. Beachten Sie, dass in Anlagen, in denen Frequenzumrichter installiert sind, der DC-Verbindung auch dann Hochspannung vorhanden müssen gemäß den gültigen Sicherheitsvorschriften (z. B. sein kann, wenn die LEDs der Steuerkarte erloschen sind. Bestimmungen für technische Anlagen, Unfallverhütungs- Eine rote LED an einer Platine im Frequenzumrichter weist vorschriften, etc.) mit zusätzlichen Überwachungs- und auf Spannungen im DC-Bus hin. Die rote LED leuchtet, bis Schutzeinrichtungen versehen werden. Mithilfe der die Spannung in der DC-Verbindung 50 V DC oder weniger Betriebssoftware dürfen Änderungen an den Frequenzum- beträgt. Zum Schutz vor elektrischem Schlag ist der richtern vorgenommen werden. Frequenzumrichter vor allen Wartungsarbeiten vom Netz zu trennen. Stellen Sie bei Verwendung eines PM-Motors HINWEIS sicher, dass dieser getrennt ist. Vor der Durchführung von Wartungsarbeiten am Frequenzumrichter müssen Gefährliche Situationen sind vom Maschinenbauer/ unbedingt die folgenden Wartezeiten eingehalten werden: Integrator zu identifizieren, der dann dafür verantwortlich ist, notwendige Schutzmaßnahmen zu berücksichtigen.

ist, notwendige Schutzmaßnahmen zu berücksichtigen. Zusätzliche Überwachungs- und Schutzvorrichtungen können vorgesehen werden. Dabei sind immer geltende Sicherheitsvorschriften zu beachten, z. B. Bestimmungen für technische Anlagen, Unfallverhütungsvorschriften, etc.

HINWEIS

Krane, Aufzüge und Hebezeuge:

Die Steuerung externer Bremsen muss immer als System

Die Steuerung externer Bremsen muss immer als System mit integrierter Redundanz ausgebildet sein. Der Tabelle 2.1 Frequenzumrichter darf unter keinen Umständen als primäre Sicherheitsschaltung dienen. Es sind relevante

2.2.1 Entsorgungshinweise

Normen einzuhalten, z. B. Hebezeuge und Krane: IEC 60204-32 Geräte mit elektronischen Bauteilen dürfen Aufzüge: EN 81 nicht im normalen Hausmüll entsorgt werden. Protection Mode Sie müssen gesondert mit Elektro- und Wenn ein Hardwaregrenzwert des Motorstroms oder der Elektronikaltgeräten gemäß geltender DC-Zwischenkreisspannung überschritten wird, geht der Gesetzgebung gesammelt werden. Frequenzumrichter in den „Protection mode“. „Protection mode“ bedeutet eine Änderung der PWM-Modulations- Tabelle 2.2 strategie und eine niedrige Taktfrequenz, um Verluste auf ein Mindestmaß zu reduzieren. Dies wird nach dem letzten Fehler 10 s fortgesetzt und erhöht die Zuverlässigkeit und die Robustheit des Frequenzumrichters, während die vollständige Regelung des Motors wiederhergestellt wird. In Hub- und Vertikalförderanwendungen kann der „Protection mode“ nicht eingesetzt werden, da der Frequenzumrichter diese Betriebsart in der Regel nicht wieder verlassen kann und daher die Zeit vor Aktivieren der Bremse verlängert wird. Letzteres ist nicht empfeh- lenswert. Der „Protection mode“ kann durch Einstellung von 14-26 WR-Fehler Abschaltverzögerung auf 0 deaktiviert werden. Dies bedeutet, dass der Frequenzumrichter sofort

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Sicherheit und Konformität FC 300 Projektierungshandbuch

FC 300 Meistens werden Frequenzumrichter von Fachleuten als Projektierungshandbuch komplexes Bauteil eingesetzt, das Teil eines größeren Software-Version: 6.4x Geräts oder Systems oder einer größeren Anlage ist. Es ist

2 2

zu beachten, dass die Verantwortung für die endgültigen EMV-Eigenschaften des Geräts, der Anlage oder der Instal- lation beim Installateur liegt.

2.3.2 Was unter die Richtlinien fällt

Das vorliegende Projektierungshandbuch kann für alle FC 300 Frequenzumrichter mit der Softwareversion 6.4x verwendet In dem in der EU geltenden "Leitfaden zur Anwendung der werden. Richtlinie 2004/108/EG des Rates" werden für den Einsatz Software-Versionsnummer siehe 15-43 Softwareversion. von Frequenzumrichtern drei theoretische Situationen genannt. Darin sind auch Anforderungen zu EMV und CE- Tabelle 2.3 Kennzeichnung enthalten.

2.3.1 CE-Konformität und CE-

Kennzeichnung 1. Der Frequenzumrichter wird direkt im freien Handel an den Endkunden verkauft. Der Frequenzumrichter wird zum Beispiel in einem Die Maschinenrichtlinie (2006/42/EG) Heimwerkermarkt verkauft. Der Endkunde ist Frequenzumrichter fallen nicht unter die Maschinen- nicht sachkundig. Er installiert den richtlinie. Wird ein Frequenzumrichter jedoch für den Frequenzumrichter selbst, z. B. für ein Einsatz in einer Maschine geliefert, so stellen wir Informa- Heimwerker- oder Haushaltsgerät o. Ä. Für tionen zu Sicherheitsaspekten des Frequenzumrichters zur derartige Anwendungen bedarf der Verfügung. Frequenzumrichter der CE-Kennzeichnung gemäß Was ist unter CE-Konformität und dem CE-Zeichen zu der EMV-Richtlinie. verstehen? Sinn und Zweck des CE-Zeichens ist ein Abbau technischer 2. Der Frequenzumrichter wird für die Installation in Handelsbarrieren innerhalb der EFTA und der EU. Die EU einer Anlage verkauft. Die Anlage wird von hat das CE-Zeichen als einfache Kennzeichnung für die Fachkräften aufgebaut. Es kann sich dabei z. B. Übereinstimmung eines Produkts mit den entsprechenden um eine Produktionsanlage oder um eine von EU-Richtlinien eingeführt. Über die technischen Daten oder Fachleuchten konstruierte und aufgebaute die Qualität eines Produktes sagt das CE-Zeichen nichts Heizungs- oder Lüftungsanlage handeln. Weder aus. Frequenzumrichter fallen unter zwei EU-Richtlinien: der Frequenzumrichter noch die fertige Anlage Die Niederspannungsrichtlinie (2006/95/EG) bedürfen einer CE-Kennzeichnung nach der EMV- Frequenzumrichter müssen seit 1. Januar 1997 die CE- Richtlinie. Die Anlage muss jedoch den Kennzeichnung in Übereinstimmung mit der grundlegenden Anforderungen der EMV-Richtlinie Niederspannungsrichtlinie erfüllen. Die Richtlinie gilt für entsprechen. Dies kann der Anlagenbauer durch alle elektrischen Betriebsmittel, Bauteile und Geräte im den Einsatz von Bauteilen, Geräten und Systemen Spannungsbereich 50 – 1000 V AC und 75 – 1500 V DC. sicherstellen, die eine CE-Kennzeichnung gemäß Danfoss nimmt die CE-Kennzeichnung gemäß der Richtlinie der EMV-Richtlinie besitzen. vor und liefert auf Wunsch eine Konformitätserklärung. 3. Der Frequenzumrichter wird als Teil eines Die EMV-Richtlinie (2004/108/EG) Komplettsystems verkauft. Das System wird als EMV ist die Abkürzung für Elektromagnetische Verträg- Kompletteinheit angeboten, z. B. eine lichkeit. Elektromagnetische Verträglichkeit bedeutet, dass Klimaanlage. Das gesamte System muss gemäß die gegenseitigen elektronischen Störungen zwischen der EMV-Richtlinie die CE-Kennzeichnung tragen. verschiedenen Baueilen bzw. Geräten so gering sind, dass Dies kann der Hersteller entweder durch den sie die Funktion der Geräte nicht beeinflussen. Einsatz CE-gekennzeichneter Bauteile gemäß Die EMV-Richtlinie trat am 1. Januar 1996 in Kraft. Danfoss EMV-Richtlinie oder durch Überprüfung der EMV- nimmt die CE-Kennzeichnung gemäß der Richtlinie vor und Eigenschaften des Systems gewährleisten. liefert auf Wunsch eine Konformitätserklärung. Wie eine Entscheidet er sich dafür, nur CE-gekennzeichnete EMV-gerechte Installation auszuführen ist, wird in diesem Bauteile einzusetzen, so braucht das Gesamt- Projektierungshandbuch im entsprechenden Abschnitt system nicht getestet zu werden. erklärt. Wir geben außerdem die Normen an, denen unsere diversen Produkte entsprechen. Wir bieten die in den technischen Daten angegebenen Filter und weitere Unterstützung zum Erzielen einer optimalen EMV- Sicherheit an.

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2.3.3 Danfoss Frequenzumrichter und das zur EMV-gerechten Installation befolgt wurden (siehe CE-Zeichen Abschnitt EMV-Störfestigkeit). Der Frequenzumrichter wurde gemäß den Anforderungen 2 2 Das CE-Zeichen ist eine gute Sache, wenn es seinem der Normen IEC/EN 60068-2-3, EN 50178 Pkt. 9.4.2.2 bei 50 eigentlichen Zweck entsprechend eingesetzt wird: der °C konstruiert. Vereinfachung des Handelsverkehrs innerhalb von EU und Ein Frequenzumrichter enthält zahlreiche mechanische und EFTA. elektronische Bauteile. Alle reagieren mehr oder weniger empfindlich auf Umwelteinflüsse. Allerdings kann das CE-Zeichen viele verschiedene Spezifi- kationen abdecken. Sie müssen also prüfen, was durch

VORSICHT

eine bestimmte CE-Kennzeichnung tatsächlich gedeckt ist. Der Frequenzumrichter darf daher nicht in Umgebungen Die gedeckten Spezifikationen können sehr unterschiedlich installiert werden, deren Atmosphäre Flüssigkeiten, Stäube sein, und ein CE-Zeichen kann einem Installateur auch oder Gase enthält, die die elektronischen Bauteile durchaus ein falsches Sicherheitsgefühl vermitteln, wenn beeinflussen oder beschädigen können. Werden in solchen ein Frequenzumrichter als Bauteil eines Systems oder Fällen nicht die erforderlichen Schutzmaßnahmen Geräts eingesetzt wird. getroffen, so verkürzt sich die Lebensdauer des Frequenzumrichters und es erhöht sich das Risiko von Danfoss versieht die Frequenzumrichter mit einem CE- Ausfällen. Zeichen gemäß der Niederspannungsrichtlinie. Das bedeutet, dass wir bei korrekter Installation des Schutzart gemäß IEC 60529 Frequenzumrichters dessen Übereinstimmung mit der Die Funktion „Sicherer Stopp“ kann nur in Regel-Schalt- Niederspannungsrichtlinie garantieren. Zur Bestätigung, schränken mit Schutzgrad IP54 oder höher (bzw. dass unsere CE-Kennzeichnung der Niederspannungs- entsprechender Umgebung) installiert und verwendet richtlinie entspricht, stellt Danfoss eine werden. Dies ist zur Vermeidung von Mehrfacherd- Konformitätserklärung aus. schlüssen und Kurzschlüssen zwischen Klemmen, Steckern, Spuren und sicherheitsbezogenen Schaltkreisen durch Das CE-Zeichen gilt auch für die EMV-Richtlinie unter der fremde Gegenstände erforderlich. Voraussetzung, dass die Hinweise in diesem Handbuch zur EMV-gerechten Installation und Filterung beachtet werden. Flüssigkeiten können sich schwebend in der Luft befinden Auf dieser Grundlage wird eine Konformitätserklärung und im Frequenzumrichter kondensieren. Dadurch können gemäß EMV-Richtlinie ausgestellt. Bauteile und Metallteile korrodieren. Dampf, Öl und Salzwasser können ebenfalls zur Korrosion von Bauteilen Das Projektierungshandbuch bietet detaillierte und Metallteilen führen. Für solche Umgebungen Anweisungen für eine EMV-gerechte Installation. Außerdem empfehlen sich Geräte gemäß Schutzart IP54/55. Als gibt Danfoss die Normen an, denen unsere verschiedenen zusätzlicher Schutz kann ebenfalls eine Beschichtung der Produkte entsprechen. Platinen als Option bestellt werden.

Danfoss sorgt auf Wunsch für weitere Unterstützung, damit Schwebende Partikel, wie z. B. Staub, können zu optimale EMV-Ergebnisse erzielt werden. mechanisch, elektrisch oder thermisch bedingten Ausfällen des Frequenzumrichters führen. Eine Staubschicht auf dem Ventilator des Frequenzumrichters ist ein typisches Anzeichen für einen hohen Grad an Schwebepartikeln. In

2.3.4 Übereinstimmung mit der EMV-

sehr staubiger Umgebung sind Geräte gemäß Schutzart

Richtlinie 2004/108/EG

IP54/55 oder ein zusätzliches Schutzgehäuse für Geräte der Schutzart IP00/IP20/NEMA 1 zu empfehlen. Wie vorstehend erläutert wird der Frequenzumrichter meistens von Fachleuten als komplexes Bauteil eingesetzt, In Umgebungen mit hohen Temperaturen und viel das Teil eines größeren Geräts, Systems bzw. einer Anlage Feuchtigkeit lösen korrosionsfördernde Gase (z. B. ist. Es ist zu beachten, dass die Verantwortung für die Schwefel, Stickstoff und Chlorgemische) chemische endgültigen EMV-Eigenschaften des Geräts, der Anlage Prozesse aus, die sich auf die Bauteile des oder der Installation beim Installateur liegt. Als Hilfe für Frequenzumrichters auswirken. den Installateur hat Danfoss EMV-Installationsrichtlinien für das Power-Drive-System erstellt. Die für Power-Drive- Derartige Prozesse ziehen die elektronischen Bauteile sehr Systeme angegebenen Normen und Prüfniveaus werden schnell in Mitleidenschaft. In solchen Umgebungen unter der Voraussetzung eingehalten, dass die Hinweise

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empfiehlt es sich, die Geräte in einen extern belüfteten Schrank einzubauen, sodass die aggressiven Gase vom Frequenzumrichter ferngehalten werden.

2 2

Als zusätzlicher Schutz in solchen Bereichen kann ebenfalls eine Beschichtung der Platinen als Option bestellt werden.

HINWEIS

Die Aufstellung eines Frequenzumrichters in aggressiven Umgebungsbedingungen verkürzt die Lebensdauer des Geräts erheblich und erhöht das Risiko von Ausfällen.

Vor der Installation des Frequenzumrichters muss die Umgebungsluft auf Flüssigkeiten, Stäube und Gase geprüft werden. Dies kann z. B. geschehen, indem man bereits vorhandene Installationen am betreffenden Ort näher in Augenschein nimmt. Typische Anzeichen für schädigende atmosphärische Flüssigkeiten sind an Metallteilen haftendes Wasser, Öl oder Korrosionsbildung an Metall- teilen.

Übermäßige Mengen Staub finden sich häufig an Gehäusen und vorhandenen elektrischen Installationen. Ein Anzeichen für aggressive Schwebegase sind Schwarzverfär- bungen von Kupferstäben und Kabelenden in vorhandenen Installationen.

Bei den Baugrößen D und E gibt es einen rückseitigen Lüftungskanal aus Edelstahl als Option, der zusätzlichen Schutz unter aggressiven Umgebungsbedingungen bietet. Richtige Entlüftung ist dennoch für die Innenteile des Frequenzumrichters erforderlich. Wenden Sie sich für weitere Informationen an Danfoss.

Der Frequenzumrichter wurde Prüfverfahren gemäß den folgenden Normen unterzogen:

Der Frequenzumrichter entspricht den Anforderungen für die Bedingungen bei Montage des Geräts an Wänden, in Maschinengestellen oder Schaltschränken.

• IEC/EN 60068-2-6: Schwingen (sinusförmig) - 1970 • IEC/EN 60068-2-64: Schwingen, Breitbandrauschen (digital geregelt)

Die Baugrößen D und E verfügen über einen optionalen Edelstahlkanal auf der Rückseite für zusätzlichen Schutz in aggressiven Umgebungsbedingungen. Richtige Entlüftung ist dennoch für die Innenteile des Frequenzumrichters erforderlich. Wenden Sie sich für weitere Informationen an das Werk.

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Einführung zum FC 300 FC 300 Projektierungshandbuch

3 Einführung zum FC 300

3.1 Produktübersicht

3 3

3 3

Tabelle 3.1

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Einführung zum FC 300 FC 300 Projektierungshandbuch

3 3

Tabelle 3.2

HINWEIS

Die F-Rahmen sind mit und ohne Optionsschrank erhältlich. F1 und F2 bestehen aus einem Wechselrichterschrank rechts und einem Gleichrichterschrank links. F3 und F4 verfügen über einen zusätzlichen Optionsschrank links neben dem Gleich- richterschrank. Der F3 entspricht dem F1 mit zusätzlichem Optionsschrank. Der F4 entspricht dem F2 mit zusätzlichem Optionsschrank.

Tabelle 3.3

HINWEIS

Die F-Rahmen sind mit und ohne Optionsschrank erhältlich. Die F-Rahmen F8, F10 und F12 haben rechts einen Wechselrich- terschrank und links einen Gleichtrichterschrank. Die Baugrößen F9, F11 und F13 haben einen zusätzlichen Optionsschrank links vom Gleichrichterschrank. Die Baugröße F9 ist ein F8 mit zusätzlichem Optionsschrank. Die Baugröße F11 ist ein F10 mit zusätzlichem Optionsschrank. Die Baugröße F13 ist ein F12 mit zusätzlichem Optionsschrank.

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3.2.1 Regelungsverfahren Verhalten in allen vier Quadranten und bei allen Motordrehzahlen. Ein Frequenzumrichter wandelt eine Netzwechselspannung • Regelung ohne Rückführung im VVC+-Modus. Die in Gleichspannung und diese Gleichspannung Funktion wird in robusten mechanischen anschließend in Wechselstrom mit variabler Amplitude und Anwendungen verwendet, jedoch ist die Frequenz um. Genauigkeit eingeschränkt. Die Drehmomentre- 3 3 gelfunktion ohne Rückführung funktioniert Spannung/Strom und Frequenz des Motors sind somit grundsätzlich nur in eine Drehzahlrichtung. Das variabel, was eine stufenlose Drehzahlregelung von Drehmoment wird auf Basis der aktuellen herkömmlichen Dreiphasen-Wechselstrommotoren und Innenmessung im Frequenzumrichter berechnet. Permanentmagnet-Synchronmotoren ermöglicht. Siehe Anwendungsbeispiel Drehmomentregelung ohne Rückführung

3.2.2 FC 300-Regler

Drehzahl-/Drehmoment-Sollwert: Bei dem Sollwert für diese Regler kann es sich um einen Mit dem Frequenzumrichter können Drehzahl oder einzelnen Wert oder um die Summe mehrerer Werte Drehmoment der Motorwelle geregelt werden. Mit der einschließlich relativ skalierter Sollwerte handeln. Der Einstellung 1-00 Regelverfahren wird der Regeltyp Umgang mit diesen Sollwerten wird später in diesem festgelegt. Abschnitt beschrieben.

Drehzahlregelung:

Es gibt zwei Arten der Drehzahlregelung: • Drehzahlregelung ohne Rückführung, wobei keine Istwertrückführung vom Motor erforderlich ist (ohne Geber). • Bei der PID-Drehzahlregelung mit Rückführung ist die Rückführung eines Drehzahlistwerts zu einem Eingang erforderlich. Eine optimierte Drehzahlre- gelung mit Rückführung bietet eine höhere Genauigkeit als eine Drehzahlregelung ohne Rückführung.

Wählt aus, welcher Eingang als PID-Drehzahlistwert in 7-00 Drehgeberrückführung verwendet wird.

Drehmomentregelung (nur FC 302): Die Funktion zur Drehmomentregelung wird in Anwendungen verwendet, bei denen der Drehmoment an der Motorwelle die Anwendung per Spannungsregelung regelt. Die Drehmomentregelung kann in Par. 1-00 unter VVC+ ohne Rückführung [4] oder unter Flux-Regelung mit Rückführung der Motordrehzahl [2] ausgewählt werden. Die Einstellung des Drehmoments wird durch Festlegung eines analogen. digitalen oder busgesteuerten Sollwerts vorgenommen. Die variable Drehzahlgrenze wird in Par. 4-21 festgelegt. Es wird empfohlen, bei Durchführung der Drehmomentregelung einen kompletten AMA-Vorgang auszuführen, da korrekte Motordaten für eine optimale Leistung ausschlaggebend sind.

• Eine Regelung mit Rückführung im Flux-Modus mit Geberrückführung bietet ein überragendes

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Einführung zum FC 300 FC 300 Projektierungshandbuch

3.2.3 FC 301 vs. FC 302 Regelungsverfahren

Der FC 301 ist ein Frequenzumrichter für allgemeine Zwecke bei Anwendungen mit variabler Drehzahl. Das Steuerverfahren basiert auf Voltage Vector Control (VVCplus). Der FC 301 kann nur die Steuerung von Asynchronmotoren übernehmen. 3 3 Das Strommessprinzip im FC 301 wird mit einer Strommessung im DC-Zwischenkreis oder in der Motorphase realisiert. Der Erdschlussschutz auf Motorseite wird durch eine Schutzbeschaltung an den IGBTs gewährleistet. Das Kurzschlussverhalten beim FC 301 hängt vom Stromwandler im positiven DC-Zwischenkreis und dem Entsättigungs- schutz mit Istwerten von den 3 unteren IGBTs und der Bremse ab.

Abbildung 3.1 FC 301

Der FC 302 ist ein Hochleistungs-Frequenzumrichter für anspruchsvolle Anwendungen. Der Frequenzumrichter kann mit verschiedenen Motorsteuerungsarten wie z. B. dem U/f-Sondermotor-Modus, VVCplus oder Flux-Vektor-Motorsteuerung arbeiten. Der FC 302 ist zudem in der Lage, Permanentmagnet-Synchronmotoren (bürstenlose Servomotoren) sowie normale Käfigläufer-Asynchronmotoren zu steuern. Das Kurzschlussverhalten beim FC 302 hängt von den 3 Stromwandlern in den Motorphasen und dem Entsättigungsschutz mit Istwert von der Bremse ab.

Abbildung 3.2 FC 302

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3.2.4 Regelungsstruktur in VVCplus Advanced Vector Control

Regelungsstruktur in VVCplus Konfigurationen mit und ohne Rückführung:

3 3

Abbildung 3.3

In der in Abbildung 3.3 gezeigten Konfiguration ist 1-01 Steuerprinzip auf „VVCplus [1]“ und 1-00 Regelverfahren auf „Drehzahl- regelung ohne Rückführung [0]“ eingestellt. Der Sollwert, der sich aus dem Sollwertsystem ergibt, wird durch die Rampen- und Drehzahlgrenze empfangen und versorgt, bevor er an die Motorsteuerung gesendet wird. Der Ausgang der Motorsteuerung wird dann durch die maximale Frequenzgrenze beschränkt.

Wenn 1-00 Regelverfahren auf „Drehzahlregelung mit Rückführung [1]“ eingestellt ist, wird der resultierende Sollwert durch die Rampen- und Drehzahlgrenze zu einem PID-Drehzahlregler übertragen. Die Parameter des PID-Drehzahlreglers befinden sich in der Parametergruppe 7-0*. Der resultierende Sollwert vom PID-Drehzahlregler wird an die Motorsteuerung gesendet, die durch die Frequenzgrenze begrenzt ist.

Wählen Sie "PID-Prozess [3]" in 1-00 Regelverfahren aus, um den PID-Prozessregler zur Regelung mit Rückführung, z. B. von Drehzahl oder Druck in der geregelten Anwendung, zu verwenden. Die PID-Prozessparameter befinden sich in den Parame- tergruppen 7-2* und 7-3*.

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3.2.5 Regelungsstruktur in Flux ohne Geber (nur FC 302)

Regelungsstruktur in Konfigurationen mit Fluxvektor ohne Geber mit und ohne Rückführung.

3 3

Abbildung 3.4

In der abgebildeten Konfiguration ist 1-01 Steuerprinzip auf "Fluxvektor ohne Geber [2]" und 1-00 Regelverfahren auf "Ohne Rückführung [0]" eingestellt. Der Sollwert, der sich aus dem Sollwertsystem ergibt, wird durch die Rampen- und Drehzahl- grenze versorgt, wie durch die Parametereinstellungen angezeigt.

Eine geschätzte Drehzahlrückführung wird gemäß der Drehzahl-PID zur Steuerung der Ausgangsfrequenz generiert. Die Drehzahl-PID muss anhand der Parameter P,I und D eingestellt werden (Parametergruppe 7-0*).

Wählen Sie "PID-Prozess [3]" in 1-00 Regelverfahren aus, um den PID-Prozessregler für eine Regelung mit Rückführung in der geregelten Anwendung zu verwenden, z. B. von Drehzahl oder Druck. Die PID-Prozessparameter finden Sie in den Parame- tergruppen 7-2* und 7-3*.

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3.2.6 Regelungsstruktur in Flux mit Motor-Istwert

Regelungsstruktur in der Konfiguration Flux mit Motor-Istwert (nur verfügbar in FC 302):

3 3

Abbildung 3.5

In der gezeigten Konfiguration ist 1-01 Steuerprinzip auf "Fluxvektor mit Geber [3]" und 1-00 Regelverfahren auf "Drehzahl mit Rückf. [1]" eingestellt.

In dieser Konfiguration wird der Motorregelung ein Istwertsignal von einem direkt am Motor montierten Drehgeber zugeführt (eingestellt in 1-02 Drehgeber Anschluss).

Wählen Sie "Drehzahl mit Rückf. [1]" in 1-00 Regelverfahren, um den resultierenden Sollwert als Eingang für den PID- Drehzahlregler zu verwenden. Die Parameter für den PID-Drehzahlregler befinden sich in Parametergruppe 7-0*.

Wählen Sie "Drehmomentregler [2]" in 1-00 Regelverfahren, um den resultierenden Sollwert direkt als Drehmomentsollwert zu benutzen. Drehmomentregelung ist nur in der Konfiguration Fluxvektor mit Motor-Istwert (1-01 Steuerprinzip) wählbar. Wenn dieser Modus gewählt wurde, erhält der Sollwert die Einheit Nm. Er erfordert keinen Drehmomentistwert, da das Drehmoment anhand der Strommessung des Frequenzumrichters berechnet wird.

Wählen Sie "PID-Prozess [3]" in 1-00 Regelverfahren, um den PID-Prozessregler zur Regelung mit Rückführung zu verwenden, z. B. der Drehzahl oder einer Prozessvariablen in der geregelten Anwendung.

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3.2.7 Interner Stromgrenzenregler in In 3-13 Sollwertvorgabe kann der Ortsollwert durch Auswahl Betriebsart VVCplus von Hand [2] dauerhaft festgelegt werden. Wählen Sie zur dauerhaften Festlegung des Fernsollwerts Fern [1] aus. Durch Auswahl von Umschalt. Hand/Auto [0] Der Frequenzumrichter hat einen integrierten Stromgren- (Werkseinstellung) hängt die Sollwertquelle von der aktiven zenregler, der aktiviert wird, wenn der Motorstrom und Betriebsart ab (Hand- oder Auto-Betrieb). 3 3 somit das Drehmoment die in 4-16 Momentengrenze motorisch, 4-17 Momentengrenze generatorisch und 4-18 Stromgrenze eingestellten Drehmomentgrenzen überschreitet.. Bei Erreichen der generatorischen oder motorischen Stromgrenze versucht der Frequenzumrichter schnellst- möglich, die eingestellten Drehmomentgrenzen wieder zu unterschreiten, ohne die Kontrolle über den Motor zu verlieren.

3.2.8 Handsteuerung (Hand On / Hand ein)

und Fernsteuerung (Auto On / Auto Abbildung 3.7

ein)

Der Frequenzumrichter kann manuell über das LCP- Bedienteil (LCP) oder aus der Ferne über Analog-/ Digitaleingänge oder serielle Schnittstellen betrieben werden. Sofern in 0-40 [Hand On]-LCP Taste, 0-41 [Off]-LCP Taste, 0-42 [Auto On]-LCP Taste und 0-43 [Reset]-LCP Taste zulässig, kann der Frequenzumrichter über das LCP mit den Tasten [Hand ON] (Hand ein) und [Off] (Aus) gestartet und gestoppt werden. Alarme können mithilfe der [RESET]- Taste quittiert werden. Nach dem Drücken der Taste [Hand ON] (Hand ein) wechselt der Frequenzumrichter in den Hand-Betrieb und folgt (standardmäßig) dem Ortsollwert, der mithilfe der LCP-Pfeiltasten eingestellt wurde.

Nach dem Drücken der Taste [Auto On] (Auto ein) Abbildung 3.8 wechselt der Frequenzumrichter in den Auto-Betrieb und folgt (standardmäßig) dem Fernsollwert. In diesem Modus

kann der Frequenzumrichter über die Digitaleingänge und

kann der Frequenzumrichter über die Digitaleingänge und verschiedene serielle Schnittstellen (RS-485, USB oder einen optionalen Feldbus) gesteuert werden. Weitere Informa- tionen zum Starten, Stoppen und Ändern von Rampen, Parametereinstellungen usw. in Parametergruppe 5-1* (Digitaleingänge) oder Parametergruppe 8-5* (serielle

(Digitaleingänge) oder Parametergruppe 8-5* (serielle Kommunikation). 01.640PB031 Tabelle 3.4 Bedingungen für die Aktivierung von Ort-/Fernsollwert.

1-00 Regelverfahren definiert, welches Regelverfahren (d. h. Drehzahl, Drehmoment oder Prozessregelung) bei aktivem Hand Auto Off Reset Fernsollwert angewendet werden soll. 1-05 Hand/Ort- on on Betrieb Konfiguration definiert, welches Regelverfahren bei aktivem Ortsollwert angewendet werden soll. Einer der Abbildung 3.6 beiden ist immer aktiv, aber es können nicht beide gleich- zeitig aktiv sein.

Aktiver Sollwert und Regelverfahren

Bei dem aktiven Sollwert kann es sich um den Ortsollwert oder den Fernsollwert handeln.

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3.3 Sollwertverarbeitung

Ortsollwert Der Ortsollwert ist aktiv, wenn der Frequenzumrichter mit der „Hand On“-Taste betrieben wird. Stellen Sie den Sollwert mithilfe der Pfeiltasten nach oben/nach unten bzw. links/rechts ein. Fernsollwert 3 3 In Abbildung 3.9 ist das System zur Berechnung des Fernsollwerts dargestellt.

Abbildung 3.9 Fernsollwert

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Der Fernsollwert wird einmal pro Abtastintervall berechnet und besteht zunächst aus zwei Arten von Sollwer- teingaben:

1. X (externer Sollwert): Eine Summe (siehe 3-04 Sollwertfunktion) von bis zu vier extern ausgewählten Sollwerten, bestehend aus einer

3 3

beliebigen Kombination (bestimmt durch die Einstellung von 3-15 Variabler Sollwert 1, 3-16 Variabler Sollwert 2 und 3-17 Variabler Sollwert 3) eines Festsollwerts (3-10 Festsollwert), variabler Analogsollwerte, variabler Digital- sollwerte und verschiedener serieller Bussollwerte in einer beliebigen Einheit, in der der Frequen- Abbildung 3.10 zumrichter geregelt wird ([Hz], [UPM], [Nm] usw.).

2. Y (der relative Sollwert): Eine Summe eines relativen Festsollwerts (3-14 Relativer Festsollwert) und eines variablen Analogsollwerts (3-18 Relativ. Skalierungssollw. Ressource) in [%].

Die beiden Arten von Sollwerteingaben werden in folgender Formel kombiniert: Fernsollwert = X + X * Y / 100 %. Wenn der relative Sollwert nicht verwendet wird, muss Par. 3-18 auf Deaktiviert und Par. 3-14 auf 0.00 % eingestellt werden. Die Funktionen Freq.korr. Auf / Ab sowie Sollw. speich. können beide durch Digitaleingänge am Frequenzumrichter aktiviert werden. Die Funktionen und Parameter werden im Programmierungshandbuch, MG33MXYY erläutert. Abbildung 3.11 Die Skalierung von Analogsollwerten wird in den Parame- tergruppen 6-1* und 6-2beschrieben und die Skalierung digitaler Puls-Sollwerte in Parametergruppe 5-5. Sollwertgrenzen und -bereiche werden in Parametergruppe Der Wert von 3-02 Minimaler Sollwert kann nicht unter 0 3-0*eingestellt. eingestellt werden, sofern1-00 Regelverfahren nicht auf [3] PID-Prozess eingestellt ist. Die Beziehung zwischen dem resultierenden Sollwert (nach der Klammerung) und der

3.3.1 Sollwertgrenzen

Summe aller Sollwerte wird in Abbildung 3.12 gezeigt.

3-00 Sollwertbereich , 3-02 Minimaler Sollwert und 3-03 Max. Sollwert definieren zusammen den zulässigen Bereich der Summe aller Sollwerte. Die Summe aller Sollwerte wird bei Bedarf geklammert. Die Beziehung zwischen dem resultierenden Sollwert (nach der Klammerung) und der Summe aller Sollwerte wird nachfolgend gezeigt.

Abbildung 3.12 Summe aller Sollwerte

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3.3.2 Skalieren von Festsollwerten und

Bussollwerten

Festsollwerte werden gemäß den folgenden Regeln skaliert: • Wenn 3-00 Sollwertbereich : [0] Min. bis Max. ist, 3 3 entspricht ein Sollwert von 0 % dem Wert 0 [Einheit], wobei eine beliebige Einheit (UPM, m/s, bar usw.) zulässig ist, und ein Sollwert von 100 % entspricht dem Maximum ((3-03 Max. Sollwert ), (3-02 Minimaler Sollwert)). • Wenn 3-00 Sollwertbereich : [1] –Max. bis +Max. ist, entspricht der Sollwert 0 % dem Wert 0 [Einheit], der Sollwert –100 % entspricht dem Sollwert –Max. und der Sollwert 100 % entspricht dem Sollwert Max. Abbildung 3.13 Skalieren von Soll- und Istwerten (analog und Puls) Bussollwerte werden gemäß den folgenden Regeln skaliert: • Wenn 3-00 Sollwertbereich: auf [0] Min. bis Max. eingestellt ist, gilt für eine maximale Auflösung des Bussollwerts folgende Busskalierung: der Sollwert 0 % entspricht dem min. Sollwert und der Sollwert 100 % entspricht dem max. Sollwert. • Wenn 3-00 Sollwertbereich: [1] –Max. bis +Max., entspricht der Sollwert -100 % dem Sollwert – Max. und der Sollwert 100 % entspricht dem Sollwert Max.

3.3.3 Skalieren von Soll- und Istwerten

(analog und Puls)

Soll- und Istwerte werden auf gleiche Weise von Analog- und Pulseingängen skaliert. Einziger Unterschied ist, dass Sollwerte, die über oder unter den angegebenen Abbildung 3.14 "Endpunkten" liegen (P1 und P2 in Abbildung 3.13), geklammert werden, während dies bei Istwerten nicht der Fall ist.

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Die Endpunkte P1 und P2 werden durch die folgenden Parameter definiert. Die Definition hängt davon ab, ob ein Analog- oder Pulseingang verwendet wird.

3 3

Tabelle 3.5

3.3.4 Totzone um Null

In einigen Fällen sollte der Sollwert (gelegentlich auch der Istwert) eine Totzone um Null haben. Dies stellt sicher, dass die Maschine gestoppt wird, wenn der Sollwert "nahe Null" liegt.

Gehen Sie wie folgt vor, um die Totzone zu aktivieren und deren Umfang zu definieren: • Der minimale Sollwert (siehe vorangegangene Tabelle für relevanten Parameter) oder der maximale Sollwert muss Null sein. Es muss sich somit in der nachfolgenden Darstellung entweder P1 oder P2 auf der X-Achse befinden. • Außerdem müssen sich beide Punkte im selben Quadranten befinden. Abbildung 3.16 Die Größe der Totzone wird von P1 oder P2 wie in Abbildung 3.15 definiert. Somit ergibt sich bei einem Sollwertendpunkt von P1 = (0 V, 0 UPM) keine Totzone. Ein Sollwertendpunkt von beispielsweise P1 = (1 V, 0 UPM) führt in diesem Fall zu einer Totzone von -1 V bis +1 V, sofern Endpunkt P2 in Quadrant 1 oder Quadrant 4 gelegt wird.

Abbildung 3.15

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Fall 1: Positiver Sollwert mit Totzone, Digitaleingang zum Auslösen der Reversierung Dieser Fall zeigt die Wirkung der Min.-Max.-Begrenzungen an einem Sollwerteingang.

3 3

Abbildung 3.17

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Fall 2: Positiver Sollwert mit Totzone, Digitaleingang zum Auslösen der Reversierung. Klammernregeln. Dieser Fall zeigt, wie der Sollwerteingang mit Werten, die außerhalb der Grenzen für -Max und +Max- liegen, Klammern auf die Unter- und Obergrenzen der Eingänge begrenzt, bevor der externe Sollwert hinzu kommt. Außerdem sehen Sie, wie der externe Sollwert durch den Sollwertalgorithmus an -Max bis +Max geklammert wird.

3 3

130BA188.12

Abbildung 3.18

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Fall 3: Negativer zu positiver Sollwert mit Totzone. Das Zeichen gibt die Richtung an, -Max bis +Max

130BA189.12

3 3

Abbildung 3.19

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3.4 PID-Regler

3.4.1 PID-Drehzahlregler

3 3

Tabelle 3.6 Regelkonfigurationen bei aktiver Drehzahlregelung

"N.v." bedeutet, dass der Modus nicht verfügbar ist. "Nicht aktiv" bedeutet, dass der Modus verfügbar ist, aber die Drehzahlregelung in diesem Modus nicht aktiv ist.

HINWEIS

Die PID-Drehzahlregelung funktioniert mit der Standard-Parametereinstellung, sollte jedoch zur Optimierung der Motorsteuerung angepasst werden. Speziell das Potenzial der beiden Verfahren zur Flux-Motorsteuerung hängt stark von der richtigen Einstellung ab.

Die folgenden Parameter sind für die Drehzahlregelung relevant:

Tabelle 3.7

Beispiel für die Programmierung der Drehzahlregelung In diesem Fall wird die PID-Drehzahlregelung verwendet, um ungeachtet der sich ändernden Motorbelastung eine konstante Motordrehzahl aufrecht zu erhalten. Die erforderliche Motordrehzahl wird über ein Potentiometer eingestellt, das mit Klemme 53 verbunden ist. Der Drehzahlbereich liegt zwischen 0 und 1500 UPM, was 0 bis 10 V an dem Potentiometer entspricht. Start und Stopp werden durch einen mit Klemme 18 verbundenen Schalter geregelt. Der PID-Drehzahlregler überwacht die aktuelle Drehzahl des Motors mithilfe eines 24V/HTL-Inkremental- gebers als Istwertgeber. Der Istwertgeber (1024 Impulse pro Umdrehung) ist mit den Klemmen 32 und 33 verbunden.

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L1 L2 L3 N PE

F1

12 91 92 93 95 37 L1 L2 L3 PE 18 50 53 55 39 U V W PE 20 32 33 96 97 98 99

M 24 Vdc 3 01.471AB031 Einführung zum FC 300 FC 300 Projektierungshandbuch

3 3

Abbildung 3.20

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Folgendes ist in der genannten Reihenfolge zu programmieren (siehe Erläuterung der Einstellungen im Programmierungs- handbuch) In der Liste wird davon ausgegangen, dass für alle anderen Parameter und Schalter die Werkseinstellung verwendet wird.

3 3

Tabelle 3.8

3.4.2 Einstellung der PID-Drehzahlregelung HINWEIS

1-20 Motornennleistung [kW] ist die Motorleistung in [kW] Die folgenden Einstellungsanweisungen sind relevant, (geben Sie daher für die Berechnung "4" kW anstatt wenn in Anwendungen mit überwiegend träger Last (mit "4000" W ein). geringer Reibung) eines der Verfahren zur Flux- Motorsteuerung verwendet wird. Ein praktischer Wert für die Bandbreite ist 20 rad/s. Prüfen Sie das Ergebnis der Berechnung von 30-83 Drehzahlregler Der Wert von 30-83 Drehzahlregler P-Verstärkung hängt von P-Verstärkung mit der folgenden Formel (nicht erforderlich der kombinierten Trägheit von Motor und Last ab. Die bei einem hochauflösenden Istwert wie z. B. einem SinCos- ausgewählte Bandbreite kann anhand der folgenden Istwert): Formel berechnet werden:

0.01 x 4 x Drehgeber Auflösung x Par.. 7−06 Par.. 7−02MAX= 2 x π Gesamt- trägheitsmoment kgm2 x Par.. 1−25 Par.. 7−02 = x x Max. Drehmoment Rippelstrom % Par.. 1−20 x 9550

Bandbreite rad/s

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Ein guter Ausgangswert für 7-06 Drehzahlregler Tiefpassfil- Motor über eine Pumpe, einen Lüfter oder ein anderes terzeit ist 5 ms (eine niedrigere Drehgeberauflösung Gerät beeinflusst werden können. erfordert einen höheren Filterwert). In der Regel ist ein max. Drehmoment-Rippel von 3 % zulässig. Für Inkremen- Die Tabelle zeigt die Konfigurationen, bei denen die talgeber finden Sie die Drehgeberauflösung in 5-70 Kl. Prozessregelung möglich ist. Wenn ein Verfahren der Flux- 32/33 Drehgeber Aufl. [Pulse/U] (24V HTL auf Standard- Vektorsteuerung verwendet wird, ist zu beachten, dass 3 3 Frequenzumrichter) oder 17-11 Inkremental Auflösung auch die Parameter für den PID-Drehzahlregler eingestellt [Pulse/U] (5V TTL für Option MCB102). werden müssen. Lesen Sie den Abschnitt über die Regelungsstruktur, um zu sehen, wo die Drehzahlregelung Generell wird die passende Obergrenze von aktiviert ist. 30-83 Drehzahlregler P-Verstärkung anhand der Drehgebe-

rauflösung und der Istwert-Filterzeit ermittelt. Andere 1-00 Regelver- Faktoren in der Anwendung können den 30-83 Drehzahl- fahren regler P-Verstärkung jedoch auf einen niedrigeren Wert begrenzen. [3] Prozess

Zum Minimieren der Überschwingung kann 7-03 Drehzahl- Tabelle 3.9 regler I-Zeit je nach Anwendung auf ca. 2,5 Sek. eingestellt werden. HINWEIS Die PID-Prozessregelung funktioniert mit der Standard- 7-04 Drehzahlregler D-Zeit sollte auf 0 eingestellt sein, bis Parametereinstellung, sollte jedoch zur Optimierung der alle anderen Einstellungen vorgenommen wurden. Sie Anwendungssteuerung angepasst werden. Speziell das können ggf. experimentieren und diese Einstellung in Potenzial der beiden Verfahren zur Flux-Motorsteuerung kleinen Schritten ändern. hängt stark von der richtigen Einstellung der PID-Drehzahl- regelung (vor dem Einstellen der PID-Prozessregelung) ab.

3.4.3 PID-Prozessregelung

Mit der PID-Prozessregelung lassen sich Anwendungspa- rameter steuern, die mit einem Sensor messbar sind (Druck, Temperatur, Fluss) und vom angeschlossenen

Abbildung 3.21 PID-Prozessregelungsdiagramm

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Folgende Parameter sind für die Prozessregelung relevant

3 3

Tabelle 3.10

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3.4.4 Beispiel für die PID-Prozessregelung

Nachstehend ein Beispiel für die PID-Prozessregelung in einer Lüftungsanlage:

3 3

Abbildung 3.22

In einer Lüftungsanlage soll mithilfe eines 0-10-V-Potentio- meters die Temperatur von -5 bis +35 °C einstellbar sein. Abbildung 3.23 Zweiadriger Transmitter Die eingestellte Temperatur soll mithilfe der Prozessre- gelung konstant gehalten werden.

1. Start/Stopp über einen mit Klemme 18 Es handelt sich hier um eine inverse Regelung. Dabei wird verbundenen Schalter. mit steigender Temperatur die Drehzahl des Lüfters erhöht, um einen stärkeren Luftstrom zu erzeugen. Sinkt die 2. Temperatursollwert über Potentiometer (-5 bis Temperatur, verringert sich die Drehzahl. Der Sender wird +35 °C, 0 bis 10 V) an Klemme 53. als Temperatursensor mit einem Funktionsbereich von -10
2. Temperaturistwert über Transmitter (-10 bis 40 °C, bis 40 °C, 4 bis 20 mA verwendet. Min./Max. Drehzahl 4 bis 20 mA) an Klemme 54. Schalter S202 ist auf 300/1500 UPM. EIN (Stromeingang) gestellt.

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3 3

Tabelle 3.11 Beispiel für PID-Prozessregler-Parametersatz

Optimierung des Prozessreglers 3. Stellen Sie 7-34 PID-Prozess I-Zeit auf 20 Sek. ein und reduzieren Sie anschließend den Wert, bis Die Grundeinstellungen wurden nun vorgenommen, sodass das Istwertsignal gleichmäßig zu schwingen jetzt nur noch eine Optimierung der Proportionalver- beginnt. Erhöhen Sie die Integrationszeit, bis sich stärkung, der Integrationszeit und der Differentiationszeit das Istwertsignal stabilisiert und erhöhen Sie den (7-33 PID-Prozess P-Verstärkung, 7-34 PID-Prozess I-Zeit, Wert anschließend um 15 bis 50 %. 7-35 PID-Prozess D-Zeit) aussteht. Dies kann bei den 4. Der 7-35 PID-Prozess D-Zeit wird nur bei sehr meisten Prozessen durch Befolgen der nachstehenden schnellen Systemen verwendet (Differentiati- Anweisungen geschehen. onszeit). Der typische Wert ist das Vierfache der eingestellten Integrationszeit. Der Differentiator

1. Starten Sie den Motor. sollte nur benutzt werden, wenn Proportionalver- stärkung und Integrationszeit optimal eingestellt
2. Stellen Sie 7-33 PID-Prozess P-Verstärkung auf 0,3 sind. Stellen Sie sicher, dass Schwingungen des ein und erhöhen Sie den Wert anschließend, bis Istwertsignals durch den Tiefpassfilter des Istwert- das Istwertsignal gleichmäßig zu schwingen signals ausreichend gedämpft werden. beginnt. Verringern Sie hiernach den Wert, bis das Istwertsignal stabilisiert ist. Senken Sie nun Bei Bedarf kann Start/Stopp mehrfach aktiviert werden, um die Proportionalverstärkung um 40 bis 60 %. eine konstante Schwankung des Istwertsignals zu erzielen.

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3.4.5 Ziegler-Nichols-Verfahren

Zum Einstellen der PID-Regler des Frequenzumrichters stehen mehrere Methoden zur Verfügung. Eine Möglichkeit ist die Verwendung eines 1950 entwickelten Verfahrens, das sich bis heute bewährt hat. Dieses zeichnet sich durch seine schnelle und einfache Durchführung aus.

Das beschriebene Verfahren muss für Anwendungen verwendet werden, die durch die Schwingungen von nicht vollkommen stabilen Steuerungseinstellungen Schaden nehmen können.

Die Kriterien zum Einstellen der Parameter basieren auf der Auswertung des Systems an der Stabilitätsgrenze anstelle der Ermittlung einer Schrittreaktion. Die Proportionalver- stärkung wird erhöht, bis sich eine kontinuierliche Schwingung (gemessen am Istwert) einstellt, d. h., bis das System annähernd stabil ist. Die entsprechende Verstärkung (Ku) wird als kritische Verstärkung bezeichnet. Die Schwingperiode (Pu) (auch als kritische Periodendauer bezeichnet) wird wie in der Abbildung gezeigt festgelegt. 01.381AB031 Einführung zum FC 300 FC 300 Projektierungshandbuch

Die Erfahrung hat gezeigt, dass die Reglereinstellung nach Ziegler-Nichols bei vielen Systemen eine gute Rückführung bietet. Der Prozessbediener kann die abschließende Einstellung der Steuerung wiederholt durchführen, um eine zufriedenstellende Steuerung zu erzielen.

3 3

Schrittweise Beschreibung:

1. Schritt: Wählen Sie nur eine proportionale Steuerung, d. h. die Integrationszeit wird auf den maximalen Wert eingestellt, während die Differentiationszeit auf Null gesetzt wird.

2. Schritt: Erhöhen Sie den Wert der Proportionalver- stärkung, bis der Punkt der Instabilität (kontinuierliche Schwingungen) und somit der kritische Verstärkungswert Ku erreicht ist.

3. Schritt: Messen Sie die Schwingungsperiode, um die kritische Zeitkonstante Pu zu erhalten.

4. Schritt: Berechnen Sie anhand der vorangegangenen Tabelle die erforderlichen PID-Steuerungsparameter. y(t)

t

Pu

Abbildung 3.24 Annähernd stabiles System

Pu sollte an einer Stelle gemessen werden, an der die Schwingungsamplitude relativ klein ist. Anschließend wird die Verstärkung rückgängig gemacht (siehe Tabelle 1).

Ku ist die Verstärkung, bei der die Schwingung erreicht wird.

Tabelle 3.12 Einstellverfahren nach Ziegler-Nichols für Regler, basierend auf der Stabilitätsgrenze.

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3.5 Allgemeine EMV-Aspekte

3.5.1 Allgemeine Aspekte von EMV-Emissionen

Elektromagnetische Störungen sind leitungsgeführt im Frequenzbereich von 150 kHz bis 30 MHz und als Luftstrahlung im Frequenzbereich von 30 MHz bis 1 GHz zu betrachten. Störungen vom Frequenzumrichtersystem werden durch den Wechselrichter, das Motorkabel und den Motor erzeugt. Wie die folgende Darstellung zeigt, werden durch die Kapazität des Motorkabels, in Verbindung mit hohem du/dt des Pulsmusters der Motorspannung, Ableitströme erzeugt. Die Verwendung eines abgeschirmten Motorkabels erhöht den Ableitstrom (siehe Abbildung unten), da abgeschirmte Kabel eine höhere Kapazität zu Erde haben als nicht abgeschirmte Kabel. Filtermaßnahmen sind nötig, um im Funkstörbereich unter ca. 5 MHz Störungen in der Netzzuleitung zu reduzieren. Der Ableitstrom (I1) kann über die Abschirmung (I3) direkt zurück zum Gerät fließen. Es verbleibt dann gemäß der folgenden Zeichnung im Prinzip nur ein kleines elektromagnetisches Feld (I4), das vom abgeschirmten Motorkabel über die Erde zurückfließen kann.

Die Abschirmung verringert zwar die über die Luft abgestrahlten Störungen, erhöht jedoch die Niederfrequenzstörungen in der Netzzuleitung. Die Motorkabelabschirmung muss an das Gehäuse des Frequenzumrichters sowie an das Motorgehäuse angeschlossen sein. Um verdrillte Abschirmungsenden (Pigtails) zu vermeiden, geschieht dies am Besten durch die Verwendung von Schirmbügeln. Diese erhöhen die Abschirmungsimpedanz bei höheren Frequenzen, wodurch der Abschir- mungseffekt reduziert und der Ableitstrom (I4) erhöht wird. Wenn abgeschirmte Kabel für Feldbus, Relais, Steuerkabel, serielle Schnittstelle und Bremse verwendet werden, ist die Abschirmung an beiden Enden mit dem Gehäuse zu verbinden. In gewissen Fällen ist jedoch eine Unterbrechung der Abschirmung erforderlich, um Stromschleifen zu vermeiden.

NETZ FREQUENZ- GESCHIRMTES MOTORKABEL MOTOR

UMRICHTER 11.260AZ571 Einführung zum FC 300 FC 300 Projektierungshandbuch

3 3

z L1

z L2

z L3

z PE PE

C S C S C S I 4 I 4

Erde

Abbildung 3.25

Wenn die Montage der Abschirmung über eine Montageplatte für den Frequenzumrichter vorgesehen ist, muss diese Montageplatte aus Metall gefertigt sein, da die Ableitströme zum Gerät zurückgeführt werden. Außerdem muss stets ein guter elektrischer Kontakt von der Montageplatte durch die Montageschrauben zur Masse des Frequenzumrichters gewähr- leistet sein.

Bei Verwendung nicht abgeschirmter Kabel sind bestimmte Anforderungen im Hinblick auf die Störaussendung nicht erfüllt. Es müssen gegebenenfalls zusätzliche EMV-Maßnahmen vorgesehen werden. Die Anforderungen im Hinblick auf die Störfes- tigkeit sind jedoch erfüllt.

Um das Störniveau des gesamten Systems (Frequenzumrichter + Anlage) weitestgehend zu reduzieren, ist es wichtig, Motor- und Bremskabel so kurz wie möglich zu halten. Verlegen Sie Kabel mit empfindlichem Signalpegel (Steuer- und Buskabel)

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nicht gemeinsam mit Motor- und Bremskabeln. Funkstörungen über 50 MHz (Luftstrahlung) werden insbesondere von der Regelelektronik erzeugt. Weitere Informationen zu EMV finden Sie unter .

3.5.2 EMV-Prüfergebnisse

3 3

Tabelle 3.13 EMV-Prüfergebnisse (Störaussendung, Immunität)

1. Baugröße B
2. Baugröße C
3. Baugrößen D, E und F HX, H1, H2 oder H3 wird im Typencode, Pos. 16-17, für EMV-Filter definiert: HX – Keine EMV-Filter im Frequenzumrichter integriert (nur 600-V-Geräte). H1 - Integriertes EMV-Filter. Erfüllt EN 55011 Klasse A1/B und EN/IEC 61800-3 Kategorie 1/2 H2 - Kein zusätzliches EMV-Filter. Erfüllt EN 55011 Klasse A2 und EN/IEC 61800-3 Kategorie 3 H3 - Integriertes EMV-Filter. Erfüllt EN 55011 Klasse A1/B und EN/IEC 61800-3 Kategorie 1/2 (Nur Baugröße A1) H4 - Integriertes EMV-Filter. Erfüllt EN 55011 Klasse A1 und EN/IEC 61800-3 Kategorie 2

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3.5.3 Anforderungen an die Störfestigkeit

Gemäß der EM-Produktnorm für drehzahlveränderbare elektrische Antriebe DIN EN 61800-3 hängen die EMV-Anforderungen vom Bestimmungszweck des Frequenzumrichters ab. In der EMV-Produktnorm werden vier Kategorien definiert. Die Defini- tionen der 4 Kategorien zusammen mit den Anforderungen an leitungsgeführte Störaussendungen der 3 3 Netzversorgungsspannung zeigt Tabelle 3.14.

Tabelle 3.14 Anforderungen an die Störfestigkeit

Wenn die Fachgrundnorm Störungsaussendung zugrunde gelegt wird, müssen die Frequenzumrichter folgende Grenzwerte einhalten.

Tabelle 3.15

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3.5.4 Anforderungen an die Störfestigkeit

Die Störfestigkeitsanforderungen an Frequenzumrichter hängen von dem Umfeld ab, in dem sie installiert sind. Die Anforde- rungen für den Industriebereich sind höher als die für den Wohnungs-, Geschäfts- und Gewerbebereich. Alle Danfoss Frequenzumrichter erfüllen die Anforderungen für den Industriebereich und somit auch die geringeren Anforderungen für den Wohnungs-, Geschäfts- und Gewerbebereich mit einem größeren Sicherheitsfaktor. 3 3 Um die Störfestigkeit gegenüber elektrischen Störungen durch elektrische Phänomene zu dokumentieren, wurden die nachfolgenden Prüfungen zur Störfestigkeit durchgeführt, und zwar mit einem System bestehend aus einem Frequenzumrichter (mit Optionen, falls relevant), abgeschirmtem Steuerkabel und Steuerkasten mit Potentiometer, Motorkabel und Motor. Die Prüfungen wurden nach den folgenden Fachgrundnormen durchgeführt:

• EN 61000-4-2 (IEC 61000-4-2): Prüfung der Störfestigkeit gegen elektrostatische Entladungen (ESD): Simulation elektrostatische Entladungen von Menschen • EN 61000-4-3 (IEC 61000-4-3): Prüfung der Störfestigkeit gegen hochfrequente elektromagnetische Felder: Amplitu- denmodulierte Simulation der Auswirkungen von Radar- und Funkgeräten sowie mobiler Kommunikation • EN 61000-4-4 (IEC 61000-4-4): Prüfung der Störfestigkeit gegen schnelle transiente Störgrößen/Burst: Simulation von Störungen, herbeigeführt durch Schalten mit einem Schütz, Relais oder ähnlichen Geräten • EN 61000-4-5 (IEC 61000-4-5): Prüfung der Störfestigkeit gegen Stoßspannungen: Simulation von Spannungsstößen, z. B. herbeigeführt durch Blitzeinschlag in der Nähe der Anlage • EN 61000-4-6 (IEC 61000-4-6): Störfestigkeit gegen leitungsgeführte Störgrößen, induziert durch hochfrequente Felder: Simulation der Auswirkung von Funksendegeräten, die an Verbindungskabel angeschlossen sind

Siehe Tabelle 3.16.

Tabelle 3.16 EMV-Störfestigkeitstabelle

1. Einkopplung auf Kabelschirm AD: Luftentladung CD: Kontaktentladung CM: Gleichtakt DM: Differenzbetrieb

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3.6.1 PELV – Protective Extra Low Voltage

(Schutzkleinspannung)

Protective Extra Low Voltage (PELV) bietet Schutz durch Schutzkleinspannung nach EN 50178. Ein Schutz gegen elektrischen Schlag gilt als gewährleistet, wenn die Stromversorgung vom Typ PELV (Protective Extra Low Voltage / Schutzkleinspannung) ist und die Installation gemäß den örtlichen bzw. nationalen Vorschriften für PELV-Versorgungen ausgeführt wurde.

Alle Steuerklemmen und die Relaisklemmen 01-03/04-06 entsprechen PELV (Protective Extra Low Voltage / Schutz- kleinspannung) (gilt nicht bei geerdetem Dreiecknetz größer 400 V).

Die galvanische (sichere) Trennung wird erreicht, indem die Anforderungen für höhere Isolierung erfüllt und die entsprechenden Kriech-Luftabstände beachtet werden. Diese Anforderungen sind in der Norm EN 61800-5-1 beschrieben.

Die Bauteile, die die elektrische Trennung gemäß nachst- ehender Beschreibung bilden, erfüllen ebenfalls die Anforderungen für höhere Isolierung und der entsprechenden Tests gemäß Beschreibung in EN 61800-5-1. Die galvanische PELV-Trennung ist an sechs Punkten vorhanden (siehe Abbildung 3.26).

Um den PELV-Schutzgrad beizubehalten, müssen alle steuerklemmenseitig angeschlossenen Geräte den PELV- Anforderungen entsprechen, d. h. Thermistoren müssen beispielsweise verstärkt/zweifach isoliert sein.

1. Schaltnetzteil (SMPS) einschl. Trennung der Messung der Zwischenkreisspannung UDC.

2. Gate-Treiber zur Ansteuerung der IGBTs (Triggert- ransformatoren/Optokoppler)

3. Stromwandler

4. Optokoppler, Bremsmodul

5. Einschaltstrombegrenzung, EMV und Temperatur- messkreise

6. Ausgangsrelais 01.650AB031 Einführung zum FC 300 FC 300 Projektierungshandbuch

3

M

3 3

5 4 1 2 6

a b

Abbildung 3.26 Galvanische Trennung

Eine funktionale galvanische Trennung (a und b auf der Zeichnung) ist für die optionale externe 24-V-Versorgung und für die RS485-Standardbusschnittstelle vorgesehen.

WARNUNG

Installation in großer Höhenlage: 380-500 V, Gehäuse A, B und C: Wenden Sie sich bei einer Installation in einer Höhe von mehr als 2 km hinsichtlich PELV (Protective extra low voltage / Schutzkleinspannung) an Danfoss. 380-500 V, Gehäuse D, E und F: Wenden Sie sich bei einer Installation in einer Höhe von mehr als 3 km Danfoss hinsichtlich PELV (Protective extra low voltage / Schutz- kleinspannung) an. 525 - 690 V: Wenden Sie sich bei einer Installation in einer Höhe von mehr als 2 km hinsichtlich PELV (Protective extra low voltage / Schutzkleinspannung) an Danfoss.

WARNUNG

Das Berühren spannungsführender Teile - auch nach der Trennung vom Netz - ist lebensgefährlich. Stellen Sie ebenfalls sicher, dass andere Spannungs- eingänge, wie DC-Zwischenkreiskopplung, sowie der Motoranschluss für kinetischen Speicher getrennt worden sind. Lassen Sie vor dem Berühren elektrischer Bauteile mindestens die im Abschnitt Sicherheitshinweise angegebene Zeit verstreichen. Eine kürzere Wartezeit ist nur zulässig, wenn auf dem Typenschild für das jeweilige Gerät angegeben.

3.7.1 Erdableitstrom

Befolgen Sie im Hinblick auf die Schutzerdung von Geräten mit einem Ableitstrom gegen Erde von > 3,5 mA alle nationalen und lokalen Vorschriften. In der Frequenzumrichtertechnik werden hohe Frequenzen mit hoher Leistung geschaltet. Hierdurch entsteht ein Ableitstrom in der Erdverbindung. Ein Fehlerstrom im Frequenzumrichter an den Ausgangsleistungsklemmen kann eine Gleichstromkomponente enthalten, die die

44 MG.33.BD.03 - VLT® ist eine eingetragene Marke von Danfoss

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Filterkondensatoren laden und einen transienten Erdstrom verursachen kann. Der Erdableitstrom hat verschiedene Beitragsfaktoren und hängt von verschiedenen Systemkonfigurationen ab, darunter EMV-Filter, abgeschirmte Motorkabel und Frequenzumrichterleistung.

a

b 01.559BB031 Leakage current [mA]

Cable length [m]

Abbildung 3.27 Beeinflussung des Erdableitstroms durch die Kabellänge und Leistungsgröße. Pa > Pb.

Der Ableitstrom hängt auch von der Netzverzerrung ab. 01.659BB031 Fehlerstromschutzschalter Wenn Fehlerstromschutzschalter (RCDs), auch als Erdschlusstrennschalter bezeichnet, zum Einsatz kommen, sind die folgenden Anforderungen einzuhalten: Verwenden Sie netzseitig nur allstromsensitive Fehlerschutzschalter (Typ B)

Verwenden Sie Fehlerstromschutzeinrichtungen mit Einschaltverzögerung, um Fehler durch transiente Erdströme zu vermeiden

Bemessen Sie Fehlerstromschutzeinrichtungen in Bezug auf Systemkonfiguration und Umgebungs- bedingungen

Lleakage[mA]

50 Hz 150 Hz fsw f [Hz] Mains 3rd harmonics Cable fs

Leakage current [mA]

THVD=0% THVD=5%

Abbildung 3.28 Beeinflussung des Erdableitstroms durch die Netzverzerrung.

HINWEIS

Schalten Sie bei Verwendung eines Filters beim Laden des Filters 14-50 EMV-Filter aus, um Auslösen des Fehlerstrom- schutzschalters durch einen hohen Ableitstrom zu verhindern.

EN 61800-5-1 (Produktnorm für Elektrische Leistungsant- riebssysteme mit einstellbarer Drehzahl) stellt besondere Anforderungen, wenn der Erdableitstrom 3,5 mA übersteigt. Die Erdverbindung muss auf eine der folgenden Arten verstärkt werden:

• Kabelquerschnitt des Erdungskabels (Klemme 95) mindestens 10 mm2 • zwei getrennt verlegte Erdungskabel, die die vorgeschriebenen Maße einhalten

Weitere Informationen finden Sie in EN 61800-5-1 und EN 50178. 01.859BB031 RCD with low fcut-off RCD with high fcut-off

Abbildung 3.29 Hauptbeitragsfaktoren zum Erdableitstrom.

Leakage current [mA]

100 Hz 01.759BB031 Einführung zum FC 300 FC 300 Projektierungshandbuch

3 3

2 kHz 100 kHz

Abbildung 3.30 Die Beeinflussung der Ansprech-/Messgrößen durch die Trennfrequenz des Fehlerstromschutzschalters.

Siehe auch RCD-Anwendungshinweis, MN.90.GX.02.

3.8 Bremsfunktionen beim FC 300

Die Bremsfunktion wird zum Abbremsen der Last an der Motorwelle als dynamische oder statische Bremse eingesetzt.

3.8.1 Mechanische Haltebremse

Eine direkt an der Motorwelle verbaute mechanische Haltebremse führt in der Regel einen statischen Bremsvorgang aus. In bestimmten Anwendungen wirkt das statische Haltemoment als statisches Halten der Motorwelle (in der Regel permanenterregte Synchron- motoren). Eine Haltebremse wird über eine SPS oder direkt

MG.33.BD.03 - VLT® ist eine eingetragene Marke von Danfoss 45

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Einführung zum FC 300 FC 300 Projektierungshandbuch

über einen Digitalausgang des Frequenzumrichters (Relais Ist die Größe der kinetischen Energie, die in jeder oder Halbleiter) geregelt. Bremsperiode zum Widerstand übertragen wird, nicht bekannt, kann die mittlere Leistung auf Basis der Zykluszeit Wenn die Haltebremse in eine Sicherheitskette inbegriffen und Bremszeit berechnet werden. Dies wird auch als ist: Aussetzbetrieb bezeichnet. Der periodische Aussetzbetrieb 3 3 Mit einem Frequenzumrichter kann keine sichere Regelung des Widerstandes gibt den Arbeitszyklus an, bei dem der der mechanischen Bremse gewährleistet werden. Die Widerstand aktiv ist. Die folgende Abbildung zeigt einen Gesamtinstallation muss eine Redundanzschaltung für die typischen Bremszyklus. Bremsansteuerung enthalten. Der von den Motorlieferanten bei der Angabe der 3.8.2 Dynamische Bremse zulässigen Belastung häufig benutzte Betrieb S5 des Widerstands gibt den Aussetzbetrieb an.

Dynamische Bremse hergestellt durch: • Bremswiderstand: Eine Bremse IGBT hält die Der periodische Aussetzbetrieb für den Bremswiderstand Überspannung unter einem bestimmten wird wie folgt berechnet: Schwellwert, indem die Bremskraft vom Motor zum angeschlossenen Bremswiderstand Arbeitszyklus = tb/T übertragen wird (Par. 2-10 = [1]). • AC-Bremse: Die Bremskraft wird im Motor verteilt, T = Zykluszeit in Sekunden indem die Verlustbedingungen im Motor tb ist die Bremszeit in Sekunden (als Teil der gesamten geändert werden. Die AC-Bremsfunktion kann Zykluszeit) nicht in Anwendungen mit hoher Zyklusfrequenz verwendet werden, da sich der Motor hierdurch überhitzt (Par. 2-10 = [2]). • DC-Bremse: Ein dem Wechselstrom zugespeister übermodulierter Gleichstrom erfüllt die Funktion einer Wirbelstrombremse (Par. 2-02 ≠ 0 Sek. ).

3.8.3 Auswahl des Bremswiderstands

Bei erhöhten Anforderungen an das generatorische Bremsen kann der Einsatz eines Bremswiderstands notwendig sein. Ein Bremswiderstand stellt sicher, dass die Energie vom Widerstand und nicht im Frequenzumrichter aufgenommen wird. Weitere Informationen finden Sie im Abbildung 3.31 Projektierungshandbuch Bremswiderstand, MG.90.OX.YY.

Tabelle 3.17 Bremsen bei hohem Übermoment

1. 500 kW bei 86 % Bremsmoment 560 kW bei 76 % Bremsmoment

46 MG.33.BD.03 - VLT® ist eine eingetragene Marke von Danfoss

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Einführung zum FC 300 FC 300 Projektierungshandbuch

2. 500 kW bei 130 % Bremsmoment ηmotor liegt in der Regel bei 0,90 560 kW bei 115 % Bremsmoment ηVLT liegt in der Regel bei 0,98

Danfoss bietet Bremswiderstände mit Arbeitszyklen von Für Frequenzumrichter für 200 V, 480 V, 500 V und 600 V 5 %, 10 % und 40 % an. Bei Anwendung eines Arbeits- wird Rrec bei einem Bremsmoment von 160 % folgen- zyklus von 10 % können die Bremswiderstände die dermaßen geschrieben: 3 3 Bremsleistung über 10 % der Zykluszeit aufnehmen. Die übrigen 90 % der Zykluszeit werden für das Abführen überschüssiger Wärme genutzt. 200V : Rrec = P 107780 Ω Motor

Vergewissern Sie sich, dass der Widerstand für die 480V : Rrec= P 3

M 75

o 3

to 0

r 0 Ω 1)

erforderliche Bremszeit geeignet ist. 480V : Rrec= P 428914 Ω 2) Motor 464923 Die maximal zulässige Last am Bremswiderstand wird als 500V : Rrec= P Motor Ω

Spitzenleistung bei einem gegebenen Arbeitszyklus im 600V : Rrec= P 630137 Ω Motor Aussetzbetrieb ausgedrückt und wird berechnet als: 832664 690V : Rrec= P Ω Motor Der Bremswiderstand wird wie folgt berechnet: 1) Frequenzumrichter mit einer Wellenleistung ≤ 7,5 kW 2) Frequenzumrichter mit einer Wellenleistung von 11 bis 75 kW 2 U dc R Ω =

br P HINWEIS

peak wobei gilt: Der ausgewählte Widerstand des Bremswiderstandkreises Ppeak = Pmotor x Mbr [%] x ηmotor x ηVLT[W] darf den von Danfoss empfohlenen Wert nicht übersteigen. Die Auswahl eines Bremswiderstandes mit höherem Tabelle 3.18 Widerstandswert führt möglicherweise dazu, dass das Bremsmoment von 160 % nicht erreicht wird, weil der Wie ersichtlich, ist der Bremswiderstand von der Zwischen- Frequenzumrichter vorher aus Sicherheitsgründen kreisspannung (Udc) abhängig. ausgeschaltet wird. Die FC 301 and FC 302 Bremsfunktion ist in vier Bereichen der Netzstromversorgung angesiedelt.

HINWEIS

Bei Auftreten eines Kurzschlusses im Bremstransistor kann

Bei Auftreten eines Kurzschlusses im Bremstransistor kann ein Leistungsverlust im Bremswiderstand nur dann verhindert werden, wenn mit einem Netzschalter oder - schütz der Frequenzumrichter vom Netz getrennt wird. (Der Schütz kann über den Frequenzumrichter geregelt werden).

HINWEIS

Den Bremswiderstand nicht berühren, da er während/nach einem Bremsvorgang sehr warm sein kann. Der Bremswi-

einem Bremsvorgang sehr warm sein kann. Der Bremswi- derstand muss zur Vermeidung der Brandgefahr in einer Tabelle 3.19 sicheren Umgebung platziert werden.

Stellen Sie sicher, dass der Bremswiderstand für Frequenzumrichter der Größen D-F enthalten mehr als Spannungen von 410 V, 820 V, 850 V, 975 V oder 1130 V einen Bremschopper. Folglich muss bei diesen Baugrößen ausgelegt ist - es sei denn es werden Danfoss Bremswider- ein Bremswiderstand pro Bremschopper verwendet stände verwendet. werden.

Danfoss empfiehlt den Bremswiderstand Rrec, also einen

3.8.4 Steuerung mit Bremsfunktion

Bremswiderstand, der dem Frequenzumrichter eine Bremsung beim größtmöglichen Bremsmoment (Mbr(%)) von 160 % ermöglicht. Die Formel kann wie folgt Die Bremse ist gegen Kurzschluss des Bremswiderstands geschrieben werden: geschützt, und der Bremstransistor wird überwacht, um einen Kurzschluss des Transistors zu erfassen. Zum Schutz des Bremswiderstands gegen Überlast in Verbindung mit Ud 2 c x 100 Rrec Ω = P x M xη x η Motor br (%) VLT Motor

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Einführung zum FC 300 FC 300 Projektierungshandbuch

einem Fehler im Frequenzumrichter kann ein Relais-/ Abschalten des Frequenzumrichters vermieden wird. In Digitalausgang verwendet werden. dieser Situation wird jedoch die Rampenzeit Ab verlängert. Zudem ermöglicht die Bremse das Auslesen der aktuellen

3.9.1 Mechanische Bremssteuerung

Leistung und der mittleren Bremsleistung der letzten 120 Sekunden. Die Bremse kann auch die übertragene Leistung Bei Hub- und Senkanwendungen muss eine steuerbare überwachen und sicherstellen, dass sie die in 2-12 Bremswi- 3 3 elektromagnetische Bremse vorhanden sein. Zur derstand Leistung (kW) gewählte Grenze nicht überschreitet. Ansteuerung der Bremse kann ein Relaisausgang (1 oder 2) In 2-13 Bremswiderst. Leistungsüberwachung wählen Sie, oder ein programmierter Digitalausgang (Klemme 27 oder welche Funktion auszuführen ist, wenn die an den 29) dienen. Dieser Ausgang muss normalerweise Bremswiderstand übertragene Leistung die in geschlossen sein, solange der Frequenzumrichter den 2-12 Bremswiderstand Leistung (kW) eingestellte Grenze Motor nicht 'halten' kann, z. B. aufgrund einer zu hohen überschreitet. Last. Wählen Sie in 5-40 Relaisfunktion (Matrixparameter), 5-30 Klemme 27 Digitalausgang oder 5-31 Klemme 29

HINWEIS

Digitalausgang für Anwendungen mit einer elektromecha- Die Überwachung der Bremsleistung dient nicht als Sicher- nischen Bremse Mechanische Bremssteuerung [32] aus. heitsfunktion. Für diesen Zweck ist ein Thermoschalter erforderlich. Der Bremswiderstandskreis ist nicht gegen Wenn Mechanische Bremssteuerung [32] ausgewählt ist, Erdableitstrom geschützt. bleibt das Relais der mechanischen Bremse während dem Start geschlossen, bis der Ausgangsstrom über dem in Überspannungssteuerung (OVC) (ohne Bremswiderstand) 2-20 Bremse öffnen bei Motorstrom ausgewählten Niveau kann als eine alternative Bremsfunktion in 2-17 Überspan- liegt. Beim Stopp wird die mechanische Bremse nungssteuerung gewählt werden. Diese Funktion ist für alle geschlossen, bis die Drehzahl unter den in 2-21 Bremse Geräte aktiv. Sie stellt sicher, dass bei Anstieg der DC- schliessen bei Motordrehzahl ausgewählten Wert sinkt. Tritt Zwischenkreisspannung eine Abschaltung verhindert wird. am Frequenzumrichter ein Alarmzustand ein (z. B. ein Dies geschieht durch Anheben der Ausgangsfrequenz, um Überstrom, eine Überspannung usw.), so wird umgehend ein Ansteigen der DC-Zwischenkreisspannung zu die mechanische Bremse geschlossen. Dies ist auch verhindern. Dies ist sehr hilfreich, wenn z. B. die während eines Sicheren Stopps der Fall. Rampenzeit Ab zu kurz eingestellt wurde, da hierdurch ein

Abbildung 3.32

48 MG.33.BD.03 - VLT® ist eine eingetragene Marke von Danfoss

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Einführung zum FC 300 FC 300 Projektierungshandbuch

In Hebe-/Senkanwendungen muss die Steuerung einer Hub- und Vertikalförderanwendungen wird über Option [6] elektromechanischen Bremse möglich sein. in 1-72 Startfunktion aktiviert. Der Hauptunterschied zur normalen mechanischen Bremssteuerung, bei der eine Schrittweise Beschreibung Relaisfunktion den Ausgangsstrom überwacht, besteht • Zur Ansteuerung der mechanischen Bremse kann darin, dass die mechanische Bremsfunktion für Vertikal- jeder Relais- oder Digitalausgang (Klemme 27 förder- und Hubanwendungen das Bremsrelais direkt 3 3 oder 29) verwendet werden, falls notwendig mit steuern kann. Dies bedeutet, dass kein Strom für das einem geeigneten Schütz. Lüften der Bremse eingestellt wird, sondern das Drehmoment auf die geschlossene Bremse ausgeübt wird, • Der Ausgang muss ausgeschaltet sein, solange bevor das Lüften definiert wird. Durch die direkte Drehmo- der Frequenzumrichter den Motor nicht halten mentfestlegung ist die Konfiguration für Hub- und kann, weil z. B. die Last zu schwer ist oder der Vertikalförderanwendungen weitaus unkomplizierter. Motor noch nicht montiert wurde. Durch Verwendung von 2-28 Verstärkungsfaktor lässt sich • Wählen Sie in Parametergruppe5-4* (oder in eine schnellere Steuerung beim Lüften der Bremse erzielen. Gruppe 5-3*) Mechanische Bremssteuerung [32] Die Strategie der mechanischen Bremse für Vertikalförder- aus, bevor Sie die mechanische Bremse und Hubanwendungen basiert auf einem 3-stufigen anschließen. Prozess, wobei Motorsteuerung und Lüften der Bremse • Die Bremse wird gelöst, wenn der Motorstrom synchronisiert werden, damit ein möglichst reibungsloses Öffnen der Bremse erreicht wird. den eingestellten Wert in 2-20 Bremse öffnen bei Motorstrom überschreitet. 3-stufiger Prozess • Die Bremse wird eingeschaltet, wenn die

1. Den Motor vormagnetisieren Ausgangsfrequenz unter der in 2-21 Bremse Zur Überprüfung, ob der Motor gehalten wird schliessen bei Motordrehzahl oder 2-22 Bremse und richtig befestigt ist, wird der Motor zuerst schließen bei Motorfrequenz eingestellten vormagnetisiert. Frequenz liegt, und nur, wenn der Frequenzum- richter einen Stoppbefehl ausführt. 2. Drehmoment auf geschlossene Bremse ausüben Wenn die Last von der mechanischen Bremse

HINWEIS

gehalten wird, kann nicht ihre Größe, sondern nur Für Vertikalförder- oder Hubanwendungen wird dringend ihre Richtung ermittelt werden. In dem Moment, empfohlen, sicherzustellen, dass die Last im Notfall oder in dem sich die Bremse öffnet, muss die Last vom aufgrund einer Fehlfunktion eines einzelnen Bauteils wie Motor übernommen werden. Um diese einem Schütz usw. gestoppt werden kann. Übernahme zu erleichtern, wird ein vom Befindet sich der Frequenzumrichter im Alarmmodus oder Anwender definiertes Drehmoment (2-26 Drehmo- besteht eine Überspannungssituation, greift die mentsollw.) in Hubrichtung angewendet. Dies mechanische Bremse ein. dient dazu, den Drehzahlregler zu initialisieren, der schließlich die Last übernimmt. Um den HINWEIS Verschleiß des Getriebes aufgrund von Spiel zu Für Vertikalförder- und Hubanwendungen ist sicherzu- reduzieren, läuft das Drehmoment über Rampe stellen, dass die Drehmomentgrenzen in hoch. 4-16 Momentengrenze motorisch und 4-17 Momentengrenze 3. Bremse lüften generatorisch niedriger als die Stromgrenze in Wenn der Drehmoment den Wert erreicht hat, 4-18 Stromgrenze eingestellt sind. Zudem wird empfohlen, der in 2-26 Drehmomentsollw. festgesetzt ist, wird 14-25 Drehmom.grenze Verzögerungszeit auf "0", 14-26 WR- die Bremse gelüftet. Der in 2-25 Bremse lüften Zeit Fehler Abschaltverzögerung auf "0" und 14-10 Netzausfall- festgelegte Wert gibt die Verzögerung an, bevor Funktion auf "[3], Motorfreilauf" zu stellen. die Last gelöst wird. Um so schnell wie möglich auf die Laststufe zu reagieren, die dem Lüften der 3.9.2 Mechanische Bremse Bremse folgt, kann die PID-Drehzahlregelung durch Erhöhung der Proportionalverstärkung Der VLT AutomationDrive besitzt eine mechanische verstärkt werden. Bremssteuerung, die speziell für Hub- und Vertikalförderan- wendungen ausgelegt ist. Die mechanische Bremse für

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Motor-drehzahl Vormagnetis. Drehmomen- Brems- Rampe 1 Auf Rampe 1 Ab Stopp- Brems- trampenzeit freigabe- P. 3-41 P. 3-42 verzögerung verzögerung P. 2-27 zeit P. 2-24 aktivieren P. 2-25 P. 2-23 Drehmomentsollw. 2-26

Drehmoment-Sollw.

Relais

Verstärkungsfaktor P. 2-28

Mech.Bremse

1 2 3 21.246AB031 II

B

Abbildung 3.33 Ablauf bei Bremse lüften für mechanische Bremssteuerung für Hubanwendungen I) Mech. Bremse Verzögerungszeit: Der Frequenzumrichter startet neu aus der Position mechanische Bremse betätigt. II) Stopp-Verzögerung: Wenn die Zeit zwischen aufeinander folgenden Starts kürzer ist als die Einstellung in 2-24 Stopp-Verzögerung, startet der Frequenzumrichter ohne Betätigung der mechanischen Bremse (z. B. Reversierung).

HINWEIS Dies führt zu einer entsprechenden Aktion, wie hier Ein Beispiel für die erweiterte mechanische dargestellt: Bremssteuerung für Hubanwendungen ist im Abschnitt Anwendungsbeispiele zu finden. Par. 13-51 Par. 13-51 SL Controller Event SL Controller Action

3.9.3 Verkabelung von Bremswiderständen

EMV (verdrillte Kabel/Abschirmung) Verwenden Sie verdrillte Leiter, um die zwischen den Leitern von Bremswiderstand und Frequenzumrichter eingestrahlten Störungen zu reduzieren. Par. 13-43 Logic Rule Operator 2

Zur Verbesserung der EMV-Eigenschaften ist eine Metallab- schirmung vorteilhaft.

. . . . . .

3.10 Smart Logic Controller

Par. 13-43 Das Element Smart Logic Control (SLC) ist im Wesentlichen Comparator Operator eine Sequenz benutzerdefinierter Aktionen (siehe 13-52 SL- Controller Aktion [x]), die vom SLC ausgeführt wird, wenn das dazugehörige benutzerdefinierte Ereignis (siehe 13-51 SL-Controller Ereignis [x]) vom SLC als WAHR bewertet wird.. Die Bedingung für ein Ereignis kann ein bestimmter Zustand oder eine Situation sein, in der der Ausgang einer Logikregel oder eines Vergleicheroperanden WAHR wird. 01.176BB031 Einführung zum FC 300 FC 300 Projektierungshandbuch

3 3

Running Coast Warning Start timer Torque limit Set Do X low Digital inpute X 30/2 Select set-up 2 . . . . . .

= TRUE longer than..

. . . . . .

Abbildung 3.34

50 MG.33.BD.03 - VLT® ist eine eingetragene Marke von Danfoss

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Alle Ereignisse und Aktionen werden nummeriert und in Logikregeln Paaren zusammengefasst, die als Zustände bezeichnet Es ist möglich, bis zu 3 boolesche Zustände (Eingänge werden. Wenn also Ereignis [0] stattfindet (d. h. den Wert WAHR / FALSCH) von Timern, Vergleichern, Digitalein- WAHR erreicht), wird Aktion [0] ausgeführt. Danach werden gängen, Statusbits und Ereignissen über die logischen die Bedingungen von Ereignis [1] bewertet, und wenn das Operatoren UND, ODER, NICHT miteinander zu verknüpfen. Ergebnis WAHR lautet, wird Aktion [1] ausgeführt usw. Zu Par. 13-41 Par. 13-43 einem bestimmten Zeitpunkt wird jeweils nur ein Ereignis Logic Rule Operator 1 Logic Rule Operator 2 Par. 13-40 bewertet. Wenn ein Ereignis als FALSCH bewertet wird, Logic Rule Boolean 1 passiert während des aktuellen Abtastintervall nichts (im Par. 13-42 SLC), und keine anderen Ereignisse werden bewertet. Wenn Logic Rule Boolean 2 . . . . . . . . . der SLC also startet, bewertet er ausschließlich Ereignis [0] . . . in jedem Abtastintervalll. Nur wenn Ereignis [1] als WAHR Par. 13-44 bewertet wird, führt der SLC Aktion [0] durch und beginnt Logic Rule Boolean 3 mit der Bewertung von Ereignis [1]. Es können 1 bis 20 Ereignisse und Aktionen programmiert werden. Wenn das letzte Ereignis / die letzte Aktion durchgeführt wurde, startet die Sequenz ausgehend von Ereignis [1] / Aktion [1] erneut. Die Abbildung zeigt ein Beispiel mit drei 01.376BB031 Einführung zum FC 300 FC 300 Projektierungshandbuch

3 3

Abbildung 3.37

Anwendungsbeispiel

Ereignissen / Aktionen:

Abbildung 3.35

Vergleicher Vergleicher dienen zum Vergleichen von Betriebsvariablen (z. B. Ausgangsfrequenz, Ausgangsstrom, Analogeingang usw.) mit festen Sollwerten.

Par. 13-11 Comparator Operator Par. 13-10 Comparator Operand

=

Par. 13-12 TRUE longer than. 01.276BB031

Par. 13-12 TRUE longer than. Comparator Value . . . Tabelle 3.20 Verwendung von SLC zur Einstellung eines Relais . . .

Abbildung 3.36

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[Seite 53]

Einführung zum FC 300 FC 300 Projektierungshandbuch

Generatorisch erzeugte Überspannung Die Spannung im Zwischenkreis steigt bei generatorischem Betrieb des Motors an. Dies geschieht in folgenden Fällen:

1. Die Last treibt den Motor an (bei konstanter 3 3 Ausgangsfrequenz des Frequenzumrichters), d. h. die Last „erzeugt“ Energie.

2. Während der Verzögerung ("Rampe ab"), bei hohem Trägheitsmoment, niedriger Reibung oder zu kurzer Rampenzeit, um die Energie als Verlust im Frequenzumrichter, Motor und der Installation abzugeben.

3. Eine falsche Einstellung beim Schlupfausgleich kann eine höhere DC-Zwischenkreisspannung hervorrufen.

4. Gegen-EMK vom Betrieb des PM-Motors. Bei einem Freilauf bei hoher Drehzahl übersteigt die Gegen-EMK möglicherweise die maximale Spannungstoleranz des Frequenzumrichters und kann zu Schäden führen. Um dies zu vermeiden, wird der Wert von 4-19 Max. Ausgangsfrequenz anhand einer internen Berechnung, die auf den Werten von 1-40 Gegen-EMK bei 1000 UPM, 1-25 Motornenndrehzahl und 1-39 Motorpolzahl basiert, automatisch begrenzt. Wenn eine überhöhte Drehzahl im Motor möglich ist (z. B. aufgrund von übermäßigem Leerlauf), wird die Installation eines Bremswiderstands empfohlen. Hinweis: der Frequenzumrichter muss

mit einem Bremschopper ausgestattet sein. Tabelle 3.21 Verwendung von SLC zur Einstellung eines Relais Der Regler versucht ggf. die Rampe, wenn möglich, zu kompensieren (2-17 Überspannungssteuerung). 3.11 Extreme Betriebsbedingungen Der Wechselrichter wird nach Erreichen eines bestimmten Spannungsniveaus abgeschaltet, um die Transistoren und Kurzschluss (zwischen Motorphasen und Ausgangsphasen) die Zwischenkreiskondensatoren zu schützen. Der Frequenzumrichter ist durch seine Strommessung in Siehe 2-10 Bremsfunktion und 2-17 Überspannungssteuerung jeder der drei Motorphasen oder im DC-Zwischenkreis bezüglich der Möglichkeiten zur Regelung des geschützt. Ein Kurzschluss zwischen zwei Ausgangsphasen Zwischenkreis-Spannungsniveaus. bewirkt einen Überstrom im Wechselrichter. Jedoch wird jeder Transistor des Wechselrichters einzeln abgeschaltet,

HINWEIS

sobald sein jeweiliger Kurzschlussstrom den zulässigen OVC kann beim Betrieb eines PM-Motors nicht aktiviert Wert (Alarm 16 Abschaltblockierung) überschreitet. werden (wenn1-10 Motorart auf [1] PM, Vollpol eingestellt Um den Frequenzumrichter gegen Kurzschluss bei ist). Zwischenkreiskopplung und an den Bremswiderstands- klemmen zu schützen, siehe die jeweiligen Projektierungshinweise. Netzausfall Siehe Zertifikat in 3.9 Zertifikate. Bei Netzausfall arbeitet der Frequenzumrichter weiter, bis die Spannung des Zwischenkreises unter den Mindest- grenzwert abfällt. Dieser liegt typischerweise 15 % unter Schalten am Ausgang der niedrigsten Versorgungsnennspannung des Frequen- Das Schalten am Ausgang zwischen Motor und zumrichters. Die Höhe der Netzspannung vor dem Ausfall Frequenzumrichter ist uneingeschränkt zulässig. Der und die aktuelle Motorbelastung bestimmen, wie lange der Frequenzumrichter kann durch Schalten am Ausgang in Wechselrichter im Freilauf läuft. keiner Weise beschädigt werden. Es können allerdings Fehlermeldungen auftreten.

52 MG.33.BD.03 - VLT® ist eine eingetragene Marke von Danfoss

[Seite 54]

Statische Überlast im VVCplus-Betrieb t [s] Wird der Frequenzumrichter überlastet (Momentgrenze in 2.000 4-16 Momentengrenze motorisch/4-17 Momentengrenze generatorisch erreicht), so reduziert der Frequenzumrichter 1.000 automatisch die Ausgangsfrequenz, um die Belastung zu 600 reduzieren. 500 400 Bei extremer Überlastung kann jedoch ein Strom auftreten, 300 der den Frequenzumrichter nach kurzer Zeit (5-10 s) zum 200 Abschalten zwingt. 100 Der Betrieb innerhalb der Momentgrenze kann in 60 50 14-25 Drehmom.grenze Verzögerungszeit zeitlich begrenzt 40 werden (0-60 s). 30 20

3.11.1 Thermischer Motorschutz

10 1,0 1,2 1,4 1,6 1,8 2,0 Um die Anwendung vor ernsthaften Beschädigungen zu schützen, bietet VLT AutomationDrive mehrere spezielle Funktionen. Drehmomentgrenze: Die Drehmomentgrenzenfunktion schützt den Motor unabhängig von seiner Drehzahl vor Überlast. Die Drehmomentgrenze wird in 4-16 Momenten- grenze motorisch und/oder 4-17 Momentengrenze generatorisch geregelt, und die Zeit bis zur Abschaltung durch die Drehmomentgrenzenwarnung wird in 14-25 Drehmom.grenze Verzögerungszeit eingestellt. Stromgrenze: Die Stromgrenze wird in 4-18 Stromgrenze geregelt, und die Zeit bis zur Abschaltung durch die Stromgrenzenwarnung wird in 14-24 Stromgrenze Verzöge- rungszeit eingestellt. Min. Drehzahlgrenze: (4-11 Min. Drehzahl [UPM] oder 4-12 Min. Frequenz [Hz]) begrenzen den Betriebsdrehzahl- bereich auf z. B. 30 bis 50/60 Hz. Max. Drehzahlgrenze: (4-13 Max. Drehzahl [UPM] oder 4-19 Max. Ausgangs- frequenz) begrenzen die max. Ausgangsdrehzahl des Frequenzumrichters ETR (Elektronisches Thermorelais): Die Funktion ETR des Frequenzumrichters misst die aktuellen Werte von Strom, Drehzahl und Zeit zur Berechnung der Motortemperatur und zum Schutz des Motors vor Überhitzung (Warnung oder Abschaltung). Des Weiteren ist ein externer Thermis- toreingang verfügbar. ETR ist eine elektronische Funktion, die auf der Basis interner Messungen ein Bimetall-Relais simuliert. Die Kennlinie wird in der folgenden Abbildung dargestellt: 11.250AZ571 Einführung zum FC 300 FC 300 Projektierungshandbuch

3 3

fOUT = 1 x f M,N fOUT = 2 x f M,N

fOUT = 0,2 x f M,N

IM IMN Abbildung 3.38 Abbildung ETR: Auf der X-Achse ist das Verhältnis zwischen dem Motorstrom Imotor und dem Nennmo- torstrom Imotor angegeben. Auf der Y-Achse wird die Zeit in Sekunden vor der Abschaltung des Frequenzumrichters durch die Funktion ETR dargestellt. Die Kennlinien zeigen das Verhalten der Nenndrehzahl bei Nenndrehzahl x 0,2 und Nenndrehzahl x 2. Bei niedriger Drehzahl sorgt die Funktion ETR bei niedrigerer Wärmeentwicklung durch geringere Kühlung des Motors für eine Abschaltung. So wird der Motor auch bei niedriger Drehzahl vor Überhitzung geschützt. Die Funktion ETR berechnet die aktuelle Motortemperatur laufend auf Basis des aktuellen Motorstroms und der aktuellen Motordrehzahl. Die berechnete Temperatur wird als Anzeigeparameter in 16-18 Therm. Motorschutz im FC 300 ausgelesen.

MG.33.BD.03 - VLT® ist eine eingetragene Marke von Danfoss 53

[Seite 55]

Einführung zum FC 300 FC 300 Projektierungshandbuch

3.12 Sicherer Stopp des FC 300 Reaktionszeit für T37

• Typische Reaktionszeit: 10 ms Der FC 302, und der FC 301 mit A1-Gehäuse, sind für Reaktionszeit = Verzögerung zwischen dem Ausschalten Installationen mit der Sicherheitsfunktion Sichere des STO-Eingangs und dem Ausschalten der Brücke des Abschaltung Motormoment (nach IEC 61800-5-21) oder Frequenzumrichterausgangs. Stoppkategorie 0 (nach EN 60204-12) geeignet.).

3 3

Daten für EN ISO 13849-1 Diese Funktion wird von Danfoss als Sicherer Stopp

• Leistungsstufe "d" bezeichnet. Vor der Integration und Benutzung der Funktion "Sicherer Stopp" in einer Anlage, muss eine - MTTFd (Mean Time To Dangerous Failure): gründliche Risikoanalyse der Anlage erfolgen, um zu 24816 Jahre ermitteln, ob die Funktion "Sicherer Stopp" sowie die
• DC (Diagnostic Coverage): 99 % Sicherheitsstufen angemessen und ausreichend sind. Er ist für folgende Anforderungen ausgelegt und als dafür - Kategorie 3 geeignet zugelassen: - Lebensdauer 20 Jahre
• Sicherheitskategorie 3 in EN 954-1 (und EN ISO Daten für EN IEC 62061, EN IEC 61508, EN IEC 61800-5-2 13849-1) - SIL 2-Fähigkeit, SILCL 2
• Leistungsstufe "d" in EN ISO 13849-1:2008 - PFH (Probability of Dangerous failure per Hour) =
• SIL 2-Fähigkeit in IEC 61508 und EN 61800-5-2 7e-10FIT = 7e-19/h
• SILCL 2 in EN 62061 - SFF (Safe Failure Fraction) > 99 %

1. Siehe EN IEC 61800-5-2 für detaillierte Informationen zur - HFT (Hardware Fault Tolerance) = 0 (1oo1- Sicherheitsfunktion „Sichere Abschaltung Motormoment". Architektur)
2. Siehe EN IEC 60204-1 für detaillierte Informationen zu - Lebensdauer 20 Jahre den Stoppkategorien 0 und 1. Daten für EN IEC 61508 geringe Anforderungen Aktivierung und Deaktivierung des sicheren Stopps

• PFDavg für 1 Jahr Proof-Test: 3,07E-14 Die Funktion Sicherer Stopp wird durch das Trennen der Spannung an Klemme 37 aktiviert. Durch Anschließen von - PFDavg für 3 Jahre Proof-Test: 9,20E-14 externen Sicherheitsbausteinen, die wiederum eine sichere
• PFDavg für 5 Jahre Proof-Test: 1,53E-13 Verzögerung bieten, kann in der Installation auch Stoppka- SISTEMA-Daten tegorie 1 erzielt werden. Die Funktion "Sicherer Stopp" des Bei Danfoss sind über eine Datenbibliothek Daten zur FC 302 kann für Asynchron- und Synchronmotoren funktionalen Sicherheit, die in Verbindung mit dem verwendet werden. Siehe Beispiele in 3.12.1 Klemme 37 – SISTEMA-Berechnungstool vom IFA (Institut für Arbeits- Funktion „Sicherer Stopp“. schutz der Deutschen Gesetzlichen Unfallversicherung)

HINWEIS

verwendet werden können, sowie Daten zur manuellen FC 301 mit A1-Gehäuse: Wenn der Frequenzumrichter mit Berechnung erhältlich. Die Bibliothek wird ständig vervoll- der Funktion "Sicherer Stopp" ausgestattet ist, muss ständigt und erweitert. Position 18 des Typencodes T oder U lauten. Lautet Position 18 B oder X ist sicherer Stopp über Klemme 37 nicht vorgesehen! Beispiel: Typencode für FC 301 A1 mit sicherem Stopp: FC-301PK75T4Z20H4TGCXXXSXXXXA0BXCXXXXD0

WARNUNG

Nach der Installation der Funktion "Sicherer Stopp" muss wie in Abschnitt Abnahmeprüfung des Sicheren Stopps des Projektierungshandbuchs beschrieben eine Inbetriebnah- meprüfung der Anlage durchgeführt werden. Eine bestandene Inbetriebnahmeprüfung ist nach der erstmaligen Installation und nach jeder Änderung an der Sicherheitsinstallation unabdingbar.

Sicherer Stopp – Technische Daten Die folgenden Werte stehen im Verhältnis zu den unterschiedlichen Typen der Sicherheitsstufen:

54 MG.33.BD.03 - VLT® ist eine eingetragene Marke von Danfoss

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Einführung zum FC 300 FC 300 Projektierungshandbuch

Abkürzungen zur funktionalen Sicherheit Neustart muss manuell erfolgen. Die Sicherer-Stopp- Funktion kann zum Stoppen des Frequenzumrichters in

Funktion kann zum Stoppen des Frequenzumrichters in Notfallsituationen verwendet werden. Verwenden Sie dagegen im normalen Betriebsmodus, wenn kein sicherer Stopp erforderlich ist, die reguläre Stoppfunktion des Frequenzumrichters. Wenn der automatische Wiederanlauf

3 3

verwendet wird, müssen die Anforderungen nach ISO 12100-2, Paragraph 5.3.2.5 erfüllt werden.

Haftungsbedingungen Der Anwender ist dafür verantwortlich sicherzustellen, dass das Personal, das die Funktion „Sicherer Stopp“ installiert und bedient:

• über die Sicherheitsvorschriften im Hinblick auf Arbeitsschutz und Unfallverhütung in Kenntnis gesetzt wurde • die allgemeinen und Sicherheitsrichtlinien in der vorliegenden Beschreibung sowie der erweiterten Beschreibung im Projektierungshandbuch versteht • gute Kenntnisse über die allgemeinen und Sicher- heitsnormen der jeweiligen Anwendung besitzt

Ein Anwender ist dabei definiert als: Integrator, Bediener, Wartungspersonal.

Normen Zur Verwendung des sicheren Stopps an Klemme 37 muss der Anwender alle Sicherheitsbestimmungen in einschlägigen Gesetzen, Vorschriften und Richtlinien erfüllen. Die optionale Funktion „Sicherer Stopp“ erfüllt die folgenden Normen:

EN 954-1: 1996 Kategorie 3

IEC 60204-1: 2005 Kategorie 0 – unkontrollierter Stopp

IEC 61508: 1998 SIL2 Tabelle 3.22 IEC 61800-5-2: 2007 – Funktionale Sicherheit Der PFDavg-Wert (Probability of Failure on Demand) (Funktion zur sicheren Abschaltung des Fehlerwahrscheinlichkeit im Falle einer Anforderung der Motormoments) Sicherheitsfunktion. IEC 62061: 2005 SIL CL2

ISO 13849-1: 2006 Kategorie 3 PL d

3.12.1 Klemme 37 – Funktion „Sicherer

Stopp“ ISO 14118: 2000 (EN 1037) – Vermeidung von unerwartetem Anlauf Der FC 302 und der FC 301 (optional für A1-Gehäuse) sind Die Informationen und Anweisungen des Produk- mit Sicherer-Stopp-Funktion über Steuerklemme 37 thandbuchs reichen zur sicheren und einwandfreien verfügbar. Der sichere Stopp deaktiviert die Steuer- Verwendung der Funktion „Sicherer Stopp“ nicht aus. Es spannung des Leistungshalbleiters der Ausgangsstufe des müssen die zugehörigen Informationen und Anweisungen Frequenzumrichters, der wiederum die Erzeugung der des jeweiligen Projektierungshandbuchs befolgt werden. Spannung verhindert, mit der der Motor sich dreht. Wenn der sichere Stopp (T37) aktiviert wird, gibt der Frequenzumrichter einen Alarm aus, schaltet die Einheit ab und versetzt den Motor in den Freilauf, bis er anhält. Der

MG.33.BD.03 - VLT® ist eine eingetragene Marke von Danfoss 55

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Schutzmaßnahmen Dadurch entsteht keine elektrische Sicherheit. • Sicherheitstechnische Systeme dürfen nur von Diese Funktion darf nicht als Steuerung zum Starten und/oder Stoppen des qualifiziertem Fachpersonal installiert und in Frequenzumrichters verwendet werden. Betrieb genommen werden. • Die Einheit muss in einem IP54-Gehäuse oder Zur sicheren Installation des Frequenzumrichters müssen folgende Voraussetzungen erfüllt sein: einer entsprechenden Umgebung installiert werden In speziellen Anwendungen ist möglicherweise ein höherer IP-Schutzgrad 1. Entfernen Sie die Drahtbrücke zwischen den erforderlich. Steuerklemmen 37 und 12 oder 13. Ein Durchschneiden oder Brechen der Drahtbrücke • Das Kabel zwischen Klemme 37 und der externen reicht zur Vermeidung von Kurzschlüssen nicht Sicherheitsvorrichtung muss gemäß ISO 13849-2 aus. (Siehe Drahtbrücke in Abbildung 3.39.) Tabelle D.4 gegen Kurzschluss geschützt werden. 2. Schließen Sie ein externes Sicherheitsüberwa- • Falls externe Kräfte auf die Motorachse wirken (z. chungsrelais über eine stromlos geöffnete B. hängende Lasten), sind zur Vermeidung von Sicherheitsfunktion an Klemme 37 (Sicherer Gefahren zusätzliche Maßnahmen (z. B. eine Stopp) und entweder Klemme 12 oder 13 (24 V sichere Haltebremse) erforderlich. DC) an (hierbei muss die Anleitung der Sicher- Installation und Einrichtung Sicherer Stopp heitsvorrichtung genau beachtet werden). Das WARNUNG Sicherheitsrelais muss Kategorie 3 (EN 954-1) / PL „d“ (ISO 13849-1) oder SIL 2 (EN 62061) erfüllen. SICHERER-STOPP-FUNKTION! Die Sicherer-Stopp-Funktion isoliert den Frequenzumrichter oder weitere Schaltungen NICHT gegen die Netzspannung. Führen Sie Arbeiten an stromführenden Teilen des Frequenzumrichters oder des Motors erst nach Isolierung der Netzspannungsversorgung und Abwarten der unter „Sicherheit“ in diesem Handbuch angegebenen Dauer 12/13 37 durch. Wird die Einheit nicht gegen die Netzspannungsver- sorgung isoliert und die vorgegebene Wartezeit nicht beachtet, kann dies zu schweren Verletzungen oder zum Tod führen.

• Es wird nicht empfohlen, den Frequenzumrichter anhand der Funktion „Sicher abgeschaltetes Moment“ zu stoppen. Wenn ein laufender Frequenzumrichter durch diese Funktion gestoppt wird, wird die Einheit durch Freilauf abgeschaltet und angehalten. Ist dies nicht möglich (weil es z. B. Gefahr verursacht), müssen der Frequenzumrichter und die Ausrüstung vor dem Gebrauch dieser Funktion mithilfe des passenden Stoppmodus angehalten werden. Je nach Anwendung kann eine mechanische Bremse erforderlich sein. • Bei einem Ausfall mehrerer IGBT-Leistungshalb- leiter bei Frequenzumrichtern für Synchron- und Permanentmagnet-Motoren: Trotz Aktivierung der Funktion „Sicher abgeschaltetes Moment“ kann das Frequenzumrichtersystem ein Abgleichdreh- moment erzeugen, das die Motorwelle um maximal 180/p Grad dreht. p steht für die Polpaarzahl. • Diese Funktion ist zur Durchführung mechanischer Arbeiten am Frequenzumrichtersystem oder nur am betroffenen Bereich einer Maschine geeignet. 01.478AB031 Einführung zum FC 300 FC 300 Projektierungshandbuch

3 3

Abbildung 3.39 Jumper zwischen Klemme 12/13 (24 V) und 37

56 MG.33.BD.03 - VLT® ist eine eingetragene Marke von Danfoss

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FC

3

12 1

37

4 2

01.769BB031 Einführung zum FC 300 FC 300 Projektierungshandbuch

HINWEIS

Für alle Anwendungen mit Sicherem Stopp ist es wichtig, dass ein Kurzschluss in der Verkabelung zu T37 ausgeschlossen werden kann. Dies kann durch die Verwendung geschützter Kabel (abgeschirmt oder getrennt) erfolgen, wie in EN ISO 13849-2 D4 erläutert. 3 3 Beispiel mit SS1 SS1 entspricht einem kontrollierten Stopp der Kategorie 1 gemäß IEC 60204-1 (siehe Abbildung 3.42). Bei Aktivierung der Sicherheitsfunktion erfolgt ein normaler kontrollierter Stopp. Dieser kann durch Klemme 27 aktiviert werden. Nach Verstreichen der sicheren Verzögerungsdauer auf einem externen Sicherheitsmodul wird STO ausgelöst und Klemme 37 wird niedrig eingestellt. Rampe ab wird so durchgeführt, wie im Frequenzumrichter konfiguriert. Wenn der Frequenzumrichter nach der sicheren Verzöge- rungsdauer nicht angehalten wird, versetzt die Aktivierung von STO den Frequenzumrichter in einen Freilauf.

HINWEIS

Abbildung 3.40 Installation zum Erreichen einer Stoppkategorie Bei Verwendung der SS1-Funktion wird die Bremsrampe 0 (EN 60204-1) mit Sicherheitskat. 3 (EN 954-1) / PL „d“ (ISO des Frequenzumrichters nicht bezüglich Sicherheit 13849-1) oder SIL 2 (EN 62061). überwacht.

Beispiel mit Anwendung Kategorie 4/PL e

Beispiel mit Anwendung Kategorie 4/PL e Wenn es die Auslegung des Sicherheitsregelungssystems erfordert, dass die STO-Funktion Kategorie 4 / PL e erreicht, kann ein Kanal durch Sicherer Stopp T37 (STO) implementiert werden und der andere durch ein Schütz, das entweder im Eingangs- oder im Ausgangskreis des

das entweder im Eingangs- oder im Ausgangskreis des Frequenzumrichters angeschlossen und vom Sicherheits- Tabelle 3.23 relais geregelt werden kann (siehe Abbildung 3.43). Das Schütz muss durch einen geführten Hilfskontakt überwacht Inbetriebnahmetest sicherer Stopp und an den Reset-Eingang des Sicherheitsrelais Führen Sie nach der Installation und vor erstmaligem angeschlossen werden. Betrieb eine Inbetriebnahmeprüfung der Anlage oder der Anwendung, die vom sicheren Stopp Gebrauch macht, Parallelschaltung des Sicherer Stopp-Eingangs über ein durch. Wiederholen Sie diese Prüfung nach jeder Änderung Sicherheitsrelais der Anlage oder Anwendung. Sicherer Stopp-Eingänge T37 (STO) können direkt zusammengeschlossen werden, wenn mehrere Frequen- Beispiel mit STO zumrichter über dieselbe Steuerleitung über ein einziges Ein Sicherheitsrelais bewertet die Signale des Not-Aus- Sicherheitsrelais geregelt werden sollen (siehe Tasters und löst eine STO-Funktion am Frequenzumrichter Abbildung 3.44). Durch den Zusammenschluss von aus, wenn der Not-Aus-Taster aktiviert wird (siehe Eingängen erhöht sich die Wahrscheinlichkeit eines Fehlers Abbildung 3.41). Diese Sicherheitsfunktion entspricht einem in der unsicheren Richtung, da ein Fehler in einem Stopp der Kategorie 0 (unkontrollierter Stopp) gemäß IEC Frequenzumrichter zu einer Aktivierung aller Frequenzum- 60204-1. Wenn die Funktion im Betrieb ausgelöst wird, richter führen kann. Die Wahrscheinlichkeit eines T37- läuft der Motor unkontrolliert aus. Der Motor wird sicher Fehlers ist so gering, dass die daraus resultierende von der Versorgung getrennt, sodass keine weitere Wahrscheinlichkeit dennoch die SIL2-Anforderungen erfüllt. Bewegung möglich ist. Die Anlage muss bei einem Stillstand nicht überwacht werden. Wenn die Einwirkung einer externen Kraft vorherzusehen ist, müssen zusätzliche Maßnahmen ergriffen werden, die jede potentielle Bewegung sicher vermeiden (z. B. mechanische Bremsen).

MG.33.BD.03 - VLT® ist eine eingetragene Marke von Danfoss 57

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FC 3

12

1

37

2 01.869BB031

Abbildung 3.41 Beispiel STO

FC 3

12

1 01.969BB031 FC

12

20 37 01.100CB031 Einführung zum FC 300 FC 300 Projektierungshandbuch

4 3

1

3 3

FC 2

20 37

FC

20 37

Abbildung 3.44 Beispiel Parallelschaltung mehrerer Frequenzum- richter

18 37

2

Abbildung 3.42 Beispiel SS1

Abbildung 3.42 Beispiel SS1

FC K1 12

37 K1

K1 01.079BB031 Tabelle 3.25

3

WARNUNG

Die Aktivierung des Sicheren Stopps (d. h. die Trennung von Klemme 37 von der 24-V-Gleichspannungsversorgung) 1 führt nicht zu elektrischer Sicherheit. Die Sicherer Stopp- Funktion selbst reicht deshalb nicht zur Implementierung der Not Aus-Funktion aus, wie in EN 60204-1 vorgegeben. Not Aus erfordert Maßnahmen zur elektrischen Isolierung, 2 z. B. durch Netzabschaltung über ein zusätzliches Schütz.

1. Aktivieren Sie die Sicherer Stopp-Funktion durch Trennen der 24-V-DC-Versorgungsspanung von Abbildung 3.43 Beispiel STO Kategorie 4 Klemme 37.

2. Nach Aktivierung des Sicheren Stopps (d. h. nach

der Antwortzeit) wird der Frequenzumrichter in

der Antwortzeit) wird der Frequenzumrichter in den Freilauf versetzt (erzeugt also kein Drehfeld im Motor mehr). Die Antwortzeit ist

normalerweise im gesamten Leistungsbereich des

normalerweise im gesamten Leistungsbereich des Tabelle 3.24 FC 302kürzer als 10 ms. Der Frequenzumrichter kann die Erzeugung eines Drehfelds durch einen internen Fehler nicht neu starten (gemäß Kat. 3 of EN 954-1, PL d gem. EN ISO 13849-1 und SIL 2 gem. EN 62061). Nach Aktivierung des Sicheren Stopps zeigt das Display des FC 302 den Text "Sicherer Stopp aktiviert" an. Der dazugehörige Text lautet: "Sicherer Stopp wurde aktiviert." Das heißt, dass der Sichere Stopp aktiviert wurde, oder dass der Normalbetrieb nach der

58 MG.33.BD.03 - VLT® ist eine eingetragene Marke von Danfoss

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Einführung zum FC 300 FC 300 Projektierungshandbuch

Aktivierung des Sicheren Stopps noch nicht wiederaufge- 3.12.2 Installation einer externen

nommen wurde. Sicherheitsvorrichtung in

Kombination mit MCB 112

HINWEIS

Die Anforderungen von Kat. 3 (EN 954-1)/PL “d” (ISO Ist das für explosionsgefährdete Bereiche zertifizierte 13849-1) werden nur erfüllt, wenn die 24-V-DC-Versorgung Thermistormodul MCB 112 angeschlossen, das Klemme 37 3 3 von Klemme 37 durch eine Sicherheitsvorrichtung, die als sicherheitsbezogenen Abschaltkanal verwendet, muss ihrerseits Kat. 3 (EN 954-1) / PL “d” (ISO 13849-1) erfüllt, der Ausgang X44/12 von MCB 112 über logisches UND mit getrennt oder niedrig bleibt. Wenn externe Kräfte auf dem sicherheitsbezogenen Sensor (wie ein Not-Aus-Taster, einen Motor ausgeübt werden, z. B. bei einer vertikalen Schutzeinrichtungsschalter usw.) verknüpft werden, der die Achse (schwebende Lasten), und eine unerwünschte Funktion "Sicherer Stopp" aktiviert. Dies bedeutet, dass der Bewegung (z. B. durch Schwerkraft) Gefahr hervorrufen Ausgang zu Klemme 37 für sicheren Stopp nur HOCH ist können, darf der Motor nicht ohne zusätzliche Fallschutz- (24 V), wenn sowohl das Signal von Ausgang X44/12 des maßnahmen betrieben werden. In diesem Fall müssen z. B. MCB 112 als auch das Signal vom sicherheitsbezogenen zusätzliche mechanische Bremsen montiert werden. Sensor HOCH sind. Wenn eines der beiden Signale NIEDRIG ist, muss der Ausgang zu Klemme 37 ebenfalls NIEDRIG sein. Die Sicherheitsvorrichtung dieser UND-Logik muss IEC Damit der Betrieb nach der Aktivierung des Sicheren 61508, SIL 2 erfüllen. Der Anschluss vom Ausgang zur Stopps wiederaufgenommen werden kann, muss zunächst sicheren UND-Logik der Klemme 37 für sicheren Stopp wieder die 24-V-Gleichspannung an Klemme 37 angelegt muss vor Kurzschlüssen geschützt sein. Siehe werden (der Text "Sicherer Stopp aktiviert" wird weiterhin Abbildung 3.45. angezeigt), dann muss ein Reset-Signal erzeugt werden (über Bus, digitalen I/O oder [Reset]-Taste am Wechsel- richter).

Standardmäßig sind die Sicherer Stopp-Funktionen auf den Schutz vor unerwartetem Wiederanlauf eingestellt. Das heißt, damit der sichere Stopp beendet und der Normal- betrieb wiederaufgenommen wird, müssen zuerst die 24 V DC wieder an Klemme 37 angelegt werden. Folglich muss ein Reset-Signal ausgegeben werden (über Bus, digitalen I/O oder [Reset]-Taste).

Die Sicherer Stopp-Funktion kann durch Einstellung von 5-19 Klemme 37 Sicherer Stoppvon der Werkseinstellung [1] auf Wert [3] für automatischen Wiederanlauf eingestellt werden. Ist eine MCB112-Option an den Frequenzumrichter angeschlossen, wird der automatische Wiederanlauf über die Werte [7] und [8] eingestellt. Automatischer Wiederanlauf heißt, dass der Sichere Stopp beendet und der Normalbetrieb wiederaufgenommen wird, sobald die 24 V DC an Klemme 37 angelegt werden. Ein Reset-Signal ist nicht erforderlich.

WARNUNG

Ein automatischer Wiederanlauf ist nur in zwei Situationen erlaubt:

1. Der Schutz vor unerwartetem Anlauf wird über andere Teile der Sicherer Stopp-Installation implementiert.

2. Ein Aufenthalt in der Gefahrenzone kann mechanisch ausgeschlossen werden, wenn die Sicherer Stopp-Funktion nicht aktiviert ist. Insbesondere muss Paragraph 5.3.2.5 von ISO 12100-2 2003 beachtet werden.

MG.33.BD.03 - VLT® ist eine eingetragene Marke von Danfoss 59

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11.769AB0 Einführung zum FC 300 FC 300 Projektierungshandbuch

Die Einstellungen [6] bis [9] müssen für die Kombination der externen Sicherheitsvorrichtung und MCB 112 gewählt Hazardous Non-Hazardous Area werden. Area

031 Area HINWEIS Beachten Sie, dass die Einstellungen [7] und [8] für einen 3 3 automatischen Wiederanlauf öffnen, wenn die externe Sicherheitsvorrichtung erneut deaktiviert wird.

X44/ 2 Dies ist nur in folgenden Fällen zulässig:

Dies ist nur in folgenden Fällen zulässig:

1. Der Schutz vor unerwartetem Anlauf wird über PTC Digital Input andere Teile der Installation des sicheren Stopps Sensor e.g. Par 5-15 implementiert.

2. Ein Aufenthalt in der Gefahrenzone kann

3. Ein Aufenthalt in der Gefahrenzone kann mechanisch ausgeschlossen werden, wenn die 7

121318192729323D3I203D7I Safe Stop

Par. 5-19 Terminal 37 Safe Stop Safety Device SIL 2

tupnI efaS Funktion "Sicherer Stopp" nicht aktiviert ist. Insbesondere Abschnitt 5.3.2.5 der Norm ISO 12100-2 2003 muss berücksichtigt werden.

Siehe10.6 PTC-Thermistorkarte und Produkthandbuch des Safe AND Input MCB 112 für weitere Informationen.

Safe Output

3.12.3 Inbetriebnahmeprüfung des

sicheren Stopps

Manual Restart Führen Sie nach der Installation und vor dem erstmaligen Betrieb eine Inbetriebnahmeprüfung der Anlage oder der Abbildung 3.45 Abbildung der wesentlichen Aspekte bei der Anwendung mit FC 300 sicherem Stopp durch. Installation einer Kombination für eine Anwendung der Funktion Wiederholen Sie diese Prüfung zudem nach jeder "Sicherer Stopp" und eine MCB 112-Anwendung. Die Abbildung Änderung der Anlage oder Anwendung, zu der die zeigt einen Wiederanlauf-Eingang für die externe Sicherheitsvor- Funktion "Sicherer Stopp" des FC 300 gehört. richtung. Dies bedeutet, dass 5-19 Klemme 37 Sicherer Stopp in dieser Installation ggf. auf Wert [7] oder [8] eingestellt ist. Siehe

HINWEIS

MCB 112-Betriebsanweisungen, MG.33.VX.YY für detaillierte Informationen. Eine bestandene Inbetriebnahmeprüfung ist nach der erstmaligen Installation und nach jeder Änderung an der Sicherheitsinstallation unabdingbar. Parametereinstellungen für externe Sicherheitsvorrichtung in Kombination mit MCB112 Die Inbetriebnahmeprüfung (wählen Sie je nach Eignung Ist MCB 112 angeschlossen, sind zusätzliche Einstellungen Fall 1 oder 2 aus): ([4] – [9]) für Par. 5-19 möglich (Klemme 37 für sicheren Stopp). Die Einstellungen [1]* und [3] sind weiterhin Fall 1: Schutz vor Wiederanlauf bei sicherem Stopp verfügbar, werden jedoch nicht verwendet, da diese für erforderlich (d. h. Sicherer Stopp nur, wenn 5-19 Klemme Installationen ohne MCB 112 oder für externe Sicherheits- 37 Sicherer Stopp auf die Werkseinstellung [1] eingestellt vorrichtungen bestimmt sind. Werden [1]* oder [3] ist, oder kombinierter Sicherer Stopp und MCB112, wenn unbeabsichtigt gewählt und wird MCB 112 ausgelöst, 5-19 Klemme 37 Sicherer Stopp auf [6] oder [9] eingestellt reagiert der Frequenzumrichter mit dem Alarm "Gefähr- ist): licher Fehler [A72]" und stoppt den Frequenzumrichter 1.1 Entfernen Sie die 24-V-Gleichspannung an sicher ohne automatischen Wiederanlauf. Die Einstellungen Klemme 37 über die Trennvorrichtung, während [4] und [5] werden nicht ausgewählt, wenn eine externe der Motor vom FC 302 angetrieben wird (d. h. Sicherheitsvorrichtung verwendet wird. Diese Einstellungen Netzversorgung wird nicht unterbrochen). Der sollten ausschließlich ausgewählt werden, wenn MCB 112 Prüfungsschritt ist bestanden, wenn der Motor den sicheren Stopp verwendet. Werden [4] oder [5] mit einem Freilauf reagiert und die mechanische unbeabsichtigt gewählt und löst die externe Sicherheits- Bremse (falls vorhanden) geschlossen wird sowie vorrichtung die Funktion "Sicherer Stopp" aus, reagiert der Frequenzumrichter mit einem Alarm "Gefährlicher Fehler [A72]" und stoppt den Frequenzumrichter sicher ohne automatischen Wiederanlauf.

60 MG.33.BD.03 - VLT® ist eine eingetragene Marke von Danfoss

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Einführung zum FC 300 FC 300 Projektierungshandbuch

auf dem LCP (falls angeschlossen) der Alarm HINWEIS "Sicherer Stopp [A68]" angezeigt wird. Die Funktion "Sicherer Stopp" des FC 302 kann für 1.2 Aktivieren Sie ein Reset-Signal (über Bus, Asynchron-, Synchron- und Permanentmagnet-Motoren digitale Steuerklemmen oder [Reset]-Taste). Der verwendet werden. Es könnten zwei Fehler im Leistungs- Prüfungsschritt ist bestanden, wenn der Motor im halbleiter des Frequenzumrichters auftreten. Bei Sicheren Stopp verbleibt und die mechanische Verwendung von Synchron- oder Permanentmagnet- 3 3 Bremse (falls angeschlossen) aktiviert bleibt. Motoren kann dies zu einer Restdrehung führen. Die Drehung kann mit Winkel=360/(Polzahl) berechnet werden. 1.3 Legen Sie die 24-V-Gleichspannung wieder an Bei Anwendungen, in denen Synchronmotoren eingesetzt Klemme 37 an. Der Prüfungsschritt ist bestanden, werden, muss dies berücksichtigt und sichergestellt wenn der Motor im Freilauf verbleibt und die werden, dass dies kein sicherheitskritisches Problem mechanische Bremse (falls angeschlossen) darstellt. Dies trifft nicht auf Asynchronmotoren zu. aktiviert bleibt.

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

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

Fall 2: Automatischer Wiederanlauf nach sicherem Stopp ist erwünscht und zulässig (d. h. nur Sicherer Stopp, wenn 5-19 Klemme 37 Sicherer Stopp auf [3] eingestellt ist, oder kombinierter Sicherer Stopp und MCB 112, wenn 5-19 Klemme 37 Sicherer Stopp auf [7] oder [8] eingestellt ist: 2.1 Trennen Sie die 24-V-Gleichspannungsver- sorgung an Klemme 37 über die Trennvorrichtung, während der Motor vom FC 302 angetrieben wird (d. h. Netzversorgung wird nicht getrennt). Die Prüfung ist bestanden, wenn der Motor mit einem Freilauf reagiert und die mechanische Bremse (falls vorhanden) geschlossen wird sowie auf dem LCP (falls angeschlossen) der Alarm "Sicherer Stopp [W68]" angezeigt wird.

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

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

HINWEIS

Siehe Warnung zum Wiederanlauf unter 3.12.1 Klemme 37 – Funktion „Sicherer Stopp“

MG.33.BD.03 - VLT® ist eine eingetragene Marke von Danfoss 61

[Seite 63]

Einführung zum FC 300 FC 300 Projektierungshandbuch

3.13 Zertifikate

3 3

Abbildung 3.46

62 MG.33.BD.03 - VLT® ist eine eingetragene Marke von Danfoss

[Seite 64]

Danfoss Drives A/S

Ulsnæs 1 DK-6300 Graasten Denmark Reg.No.: 233981

Telephone: +45 7488 2222 Telefax: +45 7465 2580

E-mail: led@Danfoss.com Homepage: www.danfoss.com

Your ref. Our ref. Date Direct dialling 501G1225en01 2009-05-26 +45 7488 4615

MANUFACTURE’S DECLARATION

Danfoss Drives A/S

DK-6300 Graasten Denmark

declares on our responsibility th at below products including all av a ilable power and control options:

VLT® HVAC Drive series FC-102 (FC-102P1K1T2 - FC-102P45KT2) VLT® HVAC Drive series FC-102 (FC-102P1K1T4 - FC-102P450T4) VLT® HVAC Drive series FC-102 (FC-102P1K1T6 - FC-102P90KT6) VLT® HVAC Drive series FC-102 (FC-102P75KT6 - FC-102P500T6) VLT® AQUA Drive series FC-202 (FC-202PK25T2 - FC-202P45KT2) VLT® AQUA Drive series FC-202 (FC-202PK37T4 - FC-202P1M0T4) VLT® AQUA Drive series FC-202 (FC-202PK75T6 - FC-202P90KT6) VLT® AQUA Drive series FC-202 (FC-202P45KT7 - FC-202P1M2T7) VLT® AutomationDrive series FC-301 (FC-301PK25T2 - FC-301P37KT2) VLT® AutomationDrive series FC-301 (FC-301PK37T4 - FC-301P75KT4) VLT® AutomationDrive series FC-302 (FC-302PK25T2 - FC-302P37KT2) VLT® AutomationDrive series FC-302 (FC-302PK37T5 - FC-302P800T5) VLT® AutomationDrive series FC-302 (FC-302PK75T6 - FC-302P75KT6) VLT® AutomationDrive series FC-302 (FC-302P37KT7 - FC-302P1M0T7)

covered by this certificate are short circuit protec t ed and meets the requirements in IEC61800-5-1 2 n d e d ition clause 5.2.3.6.3, if the product is used and installed according to our instructions. The short circuit protection will operate within 20µS in case of a full short circuit from motor output terminal to protective earth.

Issued by:

Lars Erik Donau Quality Systems Manager 01.738BB031 Einführung zum FC 300 FC 300 Projektierungshandbuch

3 3

Abbildung 3.47

MG.33.BD.03 - VLT® ist eine eingetragene Marke von Danfoss 63

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FC 300 auswählen FC 300 Projektierungshandbuch

4 FC 300 auswählen

4.1 Elektrische Daten – 200-240 V

4 4

Tabelle 4.1

64 MG.33.BD.03 - VLT® ist eine eingetragene Marke von Danfoss

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FC 300 auswählen FC 300 Projektierungshandbuch

4 4

Tabelle 4.2

MG.33.BD.03 - VLT® ist eine eingetragene Marke von Danfoss 65

[Seite 67]

FC 300 auswählen FC 300 Projektierungshandbuch

4 4

Tabelle 4.3

Nennwerte der Sicherung siehe 8.3.1 Sicherungen

1. Hohe Überlast = 160 % Drehmoment für 60 s, Normale Überlast = 110 % Drehmoment für 60 s

2. American Wire Gauge.

3. Gemessen mit abgeschirmten 5-m-Motorkabeln bei Nennlast und Nennfrequenz.

4. Die typische Verlustleistung gilt für Nennlastbedingungen und sollte innerhalb von +/-15 % liegen (Toleranz bezieht sich auf variierende Spannungs- und Kabelbedingungen). Werte basieren auf einem typischen Motorwirkungsgrad (Grenzlinie Wirkgrad2/Wirkgrad3). Motoren mit niedrigerem Wirkungsgrad tragen ebenfalls zum Leistungsverlust im Frequenzumrichter bei und umgekehrt. Wenn die Taktfrequenz im Vergleich zur Werkseinstellung erhöht wird, kann die Verlustleistung bedeutend steigen. Die Leistungsaufnahme des LCP und typischer Steuerkarten sind enthalten. Weitere Optionen und Verbraucherlasten können die Verluste um bis zu 30 W erhöhen. (Typisch sind allerdings nur 4 W zusätzlich für eine vollständig geladene Steuerkarte oder jeweils Option A oder B). Obwohl die Messungen mit aktuellsten Geräten vorgenommen werden, muss eine gewisse Messungenauigkeit toleriert werden (+/-5 %).

5. Die drei Werte für den max. Kabelquerschnitt gelten für einadrige Kabel, flexible Kabel und flexible Kabel mit Aderendhülse.

66 MG.33.BD.03 - VLT® ist eine eingetragene Marke von Danfoss

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FC 300 auswählen FC 300 Projektierungshandbuch

4.2 Elektrische Daten - 380-500 V

4 4

Tabelle 4.4

MG.33.BD.03 - VLT® ist eine eingetragene Marke von Danfoss 67

[Seite 69]

FC 300 auswählen FC 300 Projektierungshandbuch

4 4

Tabelle 4.5

68 MG.33.BD.03 - VLT® ist eine eingetragene Marke von Danfoss

[Seite 70]

FC 300 auswählen FC 300 Projektierungshandbuch

4 4

Tabelle 4.6

Nennwerte der Sicherung siehe 8.3.1 Sicherungen

1. Hohe Überlast = 160 % Drehmoment für 60 s, Normale Überlast = 110 % Drehmoment für 60 s

2. American Wire Gauge.

3. Gemessen mit 5 m langen abgeschirmten Motorkabeln bei Nennlast und Nennfrequenz.

4. Die typische Verlustleistung gilt für Nennlastbedingungen und sollte innerhalb von +/-15 % liegen (Toleranz bezieht sich auf variierende Spannungs- und Kabelbedingungen). Werte basieren auf einem typischen Motorwirkungsgrad (Grenzlinie Wirkgrad2/Wirkgrad3). Motoren mit niedrigerem Wirkungsgrad tragen auch zur Verlustleistung des Frequenzumrichters bei und umgekehrt. Wenn die Taktfrequenz im Vergleich zur Werkseinstellung erhöht wird, kann die Verlustleistung bedeutend steigen. Die Leistungsaufnahme des LCP und typischer Steuerkarten sind enthalten. Weitere Optionen und Kundenlasten können die Verluste um bis zu 30 W erhöhen. (Obwohl dies typischerweise nur zusätzliche 4 W bei einer vollbelasteten Steuerkarte oder bei Optionsmodulen für Steckplatz A bzw. Steckplatz B.)

MG.33.BD.03 - VLT® ist eine eingetragene Marke von Danfoss 69

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Obwohl Messungen mit Geräten nach dem neuesten Stand der Technik erfolgen, müssen geringe Messungenauigkeiten berücksichtigt werden (+/-5 %).

5. Die drei Werte für den max. Kabelquerschnitt gelten für einadrige Kabel, flexible Kabel und flexible Kabel mit Aderendhülse.

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Tabelle 4.7

70 MG.33.BD.03 - VLT® ist eine eingetragene Marke von Danfoss

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Tabelle 4.8

MG.33.BD.03 - VLT® ist eine eingetragene Marke von Danfoss 71

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Tabelle 4.9

72 MG.33.BD.03 - VLT® ist eine eingetragene Marke von Danfoss

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Tabelle 4.10

MG.33.BD.03 - VLT® ist eine eingetragene Marke von Danfoss 73

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Tabelle 4.11

74 MG.33.BD.03 - VLT® ist eine eingetragene Marke von Danfoss

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4.3 Elektrische Daten - 525-600 V

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Tabelle 4.12

MG.33.BD.03 - VLT® ist eine eingetragene Marke von Danfoss 75

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Tabelle 4.13

76 MG.33.BD.03 - VLT® ist eine eingetragene Marke von Danfoss

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Tabelle 4.14

MG.33.BD.03 - VLT® ist eine eingetragene Marke von Danfoss 77

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4.4 Elektrische Daten - 525-690 V

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Tabelle 4.15

78 MG.33.BD.03 - VLT® ist eine eingetragene Marke von Danfoss

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