Elektroniczne układy napędowe Układy łagodnego rozruchu DM

Poradnik układów elektrycznych Moeller 02/07
Elektroniczne układy napędowe
Układy łagodnego rozruchu DM
Cechy wyrobów
• DM4 jest trójfazowym sterowanym układem
łagodnego rozruchu
• parametryzowany i gotowy do komunikacji
softstarter z wtykanymi zaciskami przewodów sterujących i złączami dla opcji:
– moduł do obsługi i parametryzacji
– złącze szeregowe
– złącze magistrali sieciowej
• przełącznik do wyboru jednej z 10-ciu aplikacji z przygotowanymi zestawami parametrów
• regulator I2t
– ograniczenie prądu
– zabezpieczenie przeciążeniowe
– detekcja biegu jałowego / podprądu (np.
zerwanie paska klinowego)
• rozruch szybki oraz ciężki
• automatyczne rozpoznanie napięcia sterującego
• 3 przekaźniki, np. sygnalizacja błędu, TOR
(Top of Ramp)
Dla dziesięciu typowych zastosowań można
łatwo wywołać/wybrać za pomocą przełącznika
odpowiednio już ustawione zestawy parametrów.
Inne ustawienia parametrów, specyficzne dla
konkretnych aplikacji, można indywidualnie
dopasować za pomocą opcjonalnego panelu
obsługi.
Na przykład tryb pracy jako układ sterowania
napięciowego: w tym stanie DM4 może zasilać
trójfazowe rezystancyjne i indukcyjne
obciążenia – urządzenia do ogrzewania,
oświetlenia, transformatory – w układzie
otwartym oraz z kontrolą wartości rzeczywistej
(zamknięty obwód regulacji).
W miejsce panelu obsługi można także wstawić
inteligentne złącza:
• złącze szeregowe RS 232/RS 485 (parametryzacja poprzez program PC)
• złącze magistrali sieciowej Suconet K (złącze
do każdego sterownika PLC f. Moeller)
• złącze magistrali sieciowej PROFIBUS-DP
Softstarter DM4 umożliwia łagodny rozruch w
najbardziej komfortowy sposób. Można zrezygnować z dodatkowych, zewnętrznych elementów jak przekaźnik przeciążeniowy,
ponieważ obok kontroli zaniku fazy i wewnętrznej funkcji pomiaru prądu silnika, także pomiar
temperatury w uzwojeniu silnika za pomocą
wbudowanego wejścia termistora jest do
wykorzystania. DM4 spełnia wymagania normy
IEC/EN 60 947-4-2.
Zastosowanie softstartera prowadzi do
obniżenia napięcia w celu redukcji wysokich
prądów rozruchowych trójfazowych silników
indukcyjnych; jednak równocześnie spada
także moment obrotowy: [Irozruch ~ U] i [M ~
U2]. Tym niemniej przy wszystkich dotychczas
przedstawionych rozwiązaniach, po udanym
rozruchu silnik osiąga prędkość podaną na
tabliczce znamionowej. Do rozruchu silnika z
momentem znamionowym i/lub pracy z prędkością obrotową niezależną od częstotliwości
sieci, wymagany jest przemiennik częstotliwości.
2-33
2
Poradnik układów elektrycznych Moeller 02/07
Elektroniczne układy napędowe
Układy łagodnego rozruchu DM
Przełącznik wyboru aplikacji umożliwia
bezpośrednie przyporządkowanie bez parametryzacji.
2
0 - standart
2-34
flash
a
ru
n
on
c/l
0 - standart
1 - high torque
2 - pump
3 - pump kickstart
4 - light conveyor
5 - heavy conveyor
6 - low inertia fan
7 - high inertia fan
8 - recip compressor
9 - screw compressor
fa
ult
su
pp
ly
1 - high torque
2 - pump
3 - pump kickstart
4 - light conveyor
5 - heavy conveyor
6 - low inertia
fan
7 - high inertia
fan
8 - recip compressor
9 - screw compressor
b
Poradnik układów elektrycznych Moeller 02/07
Elektroniczne układy napędowe
Układy łagodnego rozruchu DM
Aplikacje standardowe (przełącznik wyboru aplikacji)
Oznaczenie
na aparacie
Standard
Wskazanie na
panelu obsługi
Standard
Znaczenie
Szczegóły
Standard
Ustawienie fabryczne, nadaje się do większości
zastosowań bez konieczności zmian
High torque1)
LosbrechM.
Napędy o podwyższonej wartości momentu
rozruchowego
Pump
Pump Kickstart
Kleine Pumpe
Große Pumpe
Wysoka wartość
momentu
rozruchowego
Mała pompa
Duża pompa
Light conveyor
Kleines Band
Heavy
conveyor
Low inertia fan
Großes Band
Lüfter klein
Napędy pomp do 15 kW
Napędy pomp powyżej 15 kW.
Dłuższe czasy rozruchu.
Lekki przenośnik
taśmowy
Ciężki przenośnik
taśmowy
Mały wentylator
Napęd wentylatora o relatywnie niewielkim
momencie bezwładności, maksymalnie
15-krotność momentu bezwładności silnika
High inertia fan
Lüfter groß
Duży wentylator
Napęd wentylatora o relatywnie dużym
momencie bezwładności, więcej niż 15-krotność momentu bezwładności silnika.
Dłuższe czasy rozruchu.
Recip
Kolbenpumpe
Sprężarka
Podwyższone napięcie rozruchowe,
compressor
tłokowa
dopasowana optymalizacja cos-v
Screw
Schraub.Komp
Sprężarka
Podwyższone zapotrzebowanie na prąd,
compressor
śrubowa
brak ograniczenia prądu
1) Przy ustawieniu „High Torque“ zakłada się, że softstarter może przewodzić prąd 1,5 raza większy
niż podany prąd znamionowy silnika.
Połączenie In-Delta
Układy łagodnego rozruchu łączone są z reguły
bezpośrednio w szereg z silnikiem (In-Line).
Softstarter DM4 umożliwia także pracę w
układzie połączeń „In-Delta“ (połączenie w
trójkąt, zwane też układem „pierwiastek z 3“).
Zaleta:
• Taki układ połączeń jest korzystny cenowo,
ponieważ softstarter musi być wymiarowany
tylko na 58 % prądu znamionowego.
Wady w stosunku do układu „In-Line“:
• Silnik musi być połączony za pomocą sześciu
przewodów, tak jak w układzie połączeń
gwiazda-trójkąt.
• Wewnętrzne zabezpieczenie DM4 działa
tylko w jednej części obwodu. Trzeba zainstalować dodatkowe zabezpieczenie silnika w
drugiej gałęzi obwodu lub na doprowadzeniu.
Uwaga
Układ „In-Delta“ jest korzystnym rozwiązaniem
dla silników o mocy wyższej niż 30 kW i przy
wymianie rozruszników gwiazda-trójkąt.
2-35
2
2-36
W2
U1
U2
V1
V2
W1
In-Line
I
M
I
55 kW
400 V
3~
I
400
S1
DM4-340-55K
(105 A)
/ 690
V
55 kW
1410 rpm
50 Hz
100 / 59 A
cos ϕ 0.86
DM4-340-30K
(59 A)
100 A
3
DILM115
DILM115
100 A
NZM7-125N
400 V
NZM7-125N-OBI
ULN
I
I
I
M
55 kW
400 V
3~
In-Delta
W2
U1
U2
V1
V2
W1
Elektroniczne układy napędowe
Układy łagodnego rozruchu DM
Poradnik układów elektrycznych Moeller 02/07
2
Poradnik układów elektrycznych Moeller 02/07
Elektroniczne układy napędowe
Przykłady połączeń DM4
Zezwolenie/natychmiastowe zatrzymanie bez rampy
(np. przy WYŁĄCZENIU AWARYJNYM)
2
Wejście cyfrowe E2 przy ustawieniu fabrycznym
posiada funkcję Enable (Zezwolenie). Tylko gdy
na zacisku znajduje się sygnał wysoki, układ
łagodnego rozruchu jest odblokowany. Bez
podania sygnału zezwolenia softstarter nie
może rozpocząć pracy.
Przy przerwaniu przewodu względnie przerwaniu sygnału wskutek użycia przycisku awaryjnego zatrzymania, następuje natychmiastowa
blokada regulatora i wyłączenie obwodu mocy
softstartera, zanim odpadnie styk przekaźnika
RUN.
wymagają natychmiastowego odłączenia
napędu od zasilania, odbywa się to poprzez
sygnał zezwolenia (Enable).
Ostrożnie!
Niezależnie od stanu pracy zawsze trzeba
najpierw softstarter zatrzymać (sprawdzić przekaźnik „Run“), zanim nastąpi mechaniczne
odłączenie przewodów zasilających. W przeciwnym przypadku nastąpi przerwanie
płynącego prądu i powstanie przepięcia, które
może doprowadzić do zniszczenia tyrystorów
softstartera.
Standardowo napęd zatrzymywany jest z
użyciem funkcji rampy. Jeżeli warunki pracy
WYŁĄCZNIK AWARYJNY
S1: wył.
S2: zał.
Q21: Softstarter (E2 = 1 a włączony)
S1
S2
K1
2-56
K1
K1
Q21
E2
39
Poradnik układów elektrycznych Moeller 02/07
Elektroniczne układy napędowe
Przykłady połączeń DM4
Włączenie przekaźnika przeciążeniowego w obwód sterowania
W miejsce wyłącznika silnikowego z wbudowanym wyzwalaczem przeciążeniowym zalecane
jest zastosowanie osobnego przekaźnika
przeciążeniowego. Tylko wtedy w przypadku
przeciążenia można zapewnić, poprzez
odpowiednie sterowanie, kontrolowane zatrzymanie silnika za pomocą układu łagodnego rozruchu.
Ostrożnie!
Podczas rozwierania przewodów mocy w trakcie pracy może dojść do przepięć, które mogą
doprowadzić do uszkodzenia tyrystorów w
układzie łagodnego rozruchu.
Istnieją dwie możliwości przedstawione na
podanym rysunku:
WYŁĄCZNIK AWARYJNY
S1: WYŁ.
F1
a
S2: ZAŁ.
K1
b
S1
S2
K1
K1
Q21
E2
Q21:Softstarter, zezwolenie
(E2 = 1 h włączony)
a Styki sygnalizacyjne przekaźnika
przeciążeniowego włączone są w obwód
ZAŁ/WYŁ. W przypadku błędu softstarter
zatrzymuje silnik wg ustawionego czasu i
wyłącza go.
b Styki sygnalizacyjne przekaźnika
przeciążeniowego włączone są w obwód
zezwolenia. W przypadku błędu wyjście
softstartera jest natychmiast odłączane.
Softstarter wprawdzie wyłącza, ale stycznik
sieciowy pozostaje włączony. Aby stycznik
sieciowy wyłączać jednocześnie, należy
drugi styk przekaźnika przeciążeniowego
włączyć w obwód ZAŁ/WYŁ.
39
2-57
2
Poradnik układów elektrycznych Moeller 02/07
Elektroniczne układy napędowe
Przykłady połączeń DM4
Z oddzielnym stycznikiem
i przekaźnikiem przeciążeniowym
L1
L2
L3
N
PE
Sterowanie
Q1
K1
I> I> I>
S2
Q11
S1
K1
F2
K1
F3
E2
Q21
39
1L1
2L2
3L3
a
N
L
~
=
M
3~
2-58
6T3
T1
– Termistor
+ Termistor
Q21
2T1
4T2
2
Podłączenie standardowe
W celu separacji od sieci konieczny jest stycznik
sieciowy przed układem łagodnego rozruchu
albo centralny aparat łączący (stycznik lub
wyłącznik główny).
T2
E1
Q21
39
b
S1: Łagodny start
S2: Łagodne zatrzymanie
F3: Bezzwłoczny bezpiecznik topikowy
do ochrony półprzewodników (opcja)
a Zwolnienie
b Łagodny rozruch/Łagodne zatrzymanie
Poradnik układów elektrycznych Moeller 02/07
Elektroniczne układy napędowe
Przykłady połączeń DM4
Softstarter bez stycznika sieciowego
L1
L2
L3
N
PE
2
Q1
Q2
I> I> I>
I> I> I>
a
F11
b
T2
~
K3 K4
13 14 23 24 33 34 43
7
62 63
I mot
M
3~
REF 1: 0–10 V
=
Analog Out 1
T1
K2;TOR
0 V Analog
- Thermistor
2T1
4T2
6T3
PE
+ Thermistor
K1;RUN
Analog Out 2
Q21
8 1
REF 2: 4–20 mA
+12 V DC
+12
0 V Analog
=
7
E1 E2 39
Freigabe
~
N
0 V (E1;E2)
L
Start/Stop
1L1
3L2
5L3
⎧
⎪
⎨
⎪
⎩
F3
c
M1
F3: Bezzwłoczny bezpiecznik topikowy
do ochrony półprzewodników (opcja)
a Napięcie sterujące poprzez Q1 i F11
lub oddzielnie poprzez Q2
b patrz Sterowanie
c Wskaźnik prądu silnika
2-59
Poradnik układów elektrycznych Moeller 02/07
Elektroniczne układy napędowe
Przykłady połączeń DM4
Softstarter z osobnym stycznikiem sieciowym
Q1
Q2
I> I> I>
I> I> I>
b
Q11
F11
a
T2
13 14 23 24 33 34 43
=
Analog Out 1
PE
T1
~
K3 K4
0 V Analog
K1;RUN K2;TOR
7
62 63
I mot
M
3~
T1: + Termistor
T2: – Termistor
E1: Start/Stop
E2: Zwolnienie
2-60
M1
a patrz Sterowanie
b Napięcie sterujące poprzez Q1 i F11
lub poprzez Q2
c Wskaźnik prądu silnika
Analog Out 2
Q21
8 1
REF 1: 0–10 V
+12
REF 2: 4–20 mA
=
7
E1 E2 39
+12 V DC
~
N
0 V Analog
L
0 V (E1;E2)
1L1
3L2
5L3
⎧
⎪
⎨
⎪
⎩
F3
2T1
4T2
6T3
2
L1
L2
L3
N
PE
c
Poradnik układów elektrycznych Moeller 02/07
Elektroniczne układy napędowe
Przykłady połączeń DM4
Softstarter z osobnym stycznikiem sieciowym
Sterowanie
2
K1
S3
Q1
Q11
S1
K1
13
S2
Q21 OK
(no error)
K1
S4
K2
K1 Q21 RUN
K2
14
K1
33
34
E2
Q21
39
K2
a
Q21
E1
39
Q11
b
WYŁĄCZNIK AWARYJNY
S1: WYŁ. (niekontrolowany wybieg)
S2: ZAŁ.
S3: Łagodny start
S4: Łagodne zatrzymanie (rampa opóźnienia)
a Zwolnienie
b Łagodny rozruch/Łagodne zatrzymanie
2-61
Poradnik układów elektrycznych Moeller 02/07
Elektroniczne układy napędowe
Przykłady połączeń DM4
Układ połączeń z obejściem (bypass)
Q1
Q1
I> I> I>
I> I> I>
Q11
b
F11
a
T1
T2 13 14 23 24 33 34 43
T1: + Termistor
T2: – Termistor
E1: Start/Stop
E2: Zwolnienie
2-62
REF 2: 4–20 mA
PE
7
62 63
I mot
M1
REF 1: 0–10 V
+12 V DC
~
K3 K4
=
8 1
Analog Out 2
K1;RUN K2;TOR
+12
Analog Out 1
Q21
=
7
E1 E2 39
0 V Analog
~
Q22
N
0 V Analog
L
0 V (E1;E2)
1L1
3L2
5L3
⎧
⎪
⎨
⎪
⎩
F3
2T1
4T2
6T3
2
L1
L2
L3
N
PE
c
M
3~
a patrz Sterowanie
b Napięcie sterujące poprzez Q1 i F11
lub poprzez Q2
c Wskaźnik prądu silnika
Poradnik układów elektrycznych Moeller 02/07
Elektroniczne układy napędowe
Przykłady połączeń DM4
Układ połączeń z obejściem (bypass)
Po zakończeniu rozruchu (osiągnięciu pełnego
napięcia sieci), układ softstartera DM4 steruje
stycznikiem obejścia. W ten sposób silnik jest
bezpośrednio połączony z siecią.
Zaleta:
• Moc strat softstartera jest zredukowana do
strat biegu jałowego.
• Wartości graniczne dla klasy zakłóceń radiowych „B“ zostają zachowane
Stycznik układu obejścia jest załączany w stanie
bezprądowym i dlatego może być dobierany wg
reguł AC-1.
Jeśli przy wyłączaniu awaryjnym wymagane jest
natychmiastowe odłączenie napięcia, to stycznik obejścia musi także łączyć prąd obciążenia
silnika. Dlatego należy go dobierać wg kategorii AC-3.
Sterowanie
K1
S3
S1
S4 K2
K2
K1 Q21 RUN
13
14
23
Q21 TOR 24
K1
S2
Q21 OK
(no error)
K1
Q22
K1
33
34
Q21
E2
39
K2
a
WYŁĄCZNIK AWARYJNY
S1: WYŁ (niekontrolowany wybieg)
S2: ZAŁ
a Zwolnienie
b Łagodny rozruch/Łagodne zatrzymanie
Q21
E1
39
Q11
Q22
b
2-63
2
Poradnik układów elektrycznych Moeller 02/07
Elektroniczne układy napędowe
Przykłady połączeń DM4
Połączenie „In-Delta“
Q1
Q2
I> I> I>
I> I> I>
Q11
a
F11
b
M1
T2 13 14 23 24 33 34 43
7
62 63
I mot
M
3~
a Napięcie sterujące poprzez Q1 i F11
lub poprzez Q2
b patrz Sterowanie
2-64
c Wskaźnik prądu silnika
d Podłączenie termistora
Analog Out 2
Analog Out 1
d
0 V Analog
T1
~
K3 K4
PE
- Thermistor
W1 2T1
V1 4T2
U1 6T3
+ Thermistor
K1;RUN K2;TOR
REF 1: 0–10 V
+12 V DC
Q21
=
8 1
REF 2: 4–20 mA
+12
0 V Analog
=
7
E1 E2 39
Freigabe
~
N
0 V (E1;E2)
L
Start/Stop
1L1
3L2
5L3
⎧
⎪
⎨
⎪
⎩
F3
W2
V2
U2
2
L1
L2
L3
N
PE
c
Poradnik układów elektrycznych Moeller 02/07
Elektroniczne układy napędowe
Przykłady połączeń DM4
Układ „In-Delta“ (w trójkąt) redukuje przy jednakowej mocy silnika niezbędną moc softstartera. Przez połączenie w szereg z każdym uzwojeniem silnika prąd zmniejsza się 3-krotnie
Wadą jest sześć przewodów doprowadzanych
do silnika. Poza tym nie istnieją
Sterowanie
żadne ograniczenia. Wszystkie funkcje
softstartera pozostają bez zmian.
W tym przypadku silnik musi być połączony
w trójkąt. Przy czym napięcie dla tego sposobu
podłączenia musi być zgodne z napięciem
znamionowym sieci. Przy napięciu sieci 400 V
silnik musi być oznaczony na napięcie
400 V/ 690 V.
K1
S3
Q1
S1
K1
13
K2
K2
Q21 RUN
14
K1
S2
Q21 OK
(no error)
S4
K1
33
34
E2
Q21
39
a
K2
E1
Q21
39
Q11
b
WYŁĄCZNIK AWARYJNY
S1: WYŁ
S2: ZAŁ
a Zwolnienie
b Łagodny rozruch/Łagodne zatrzymanie
E2: Zwolnienie
2-65
2
Poradnik układów elektrycznych Moeller 02/07
Elektroniczne układy napędowe
Przykłady połączeń DM4
Rozruch kilku silników jeden po drugim
za pomocą układu łagodnego rozruchu
(układ kaskadowy)
2
Jeżeli wykonuje się rozruch kilku silników jeden
po drugim za pomocą jednego układu softstartera, to podczas przełączania należy zachować
następującą kolejność czynności:
•
•
•
•
uruchomić silnik za pomocą softstartera
włączyć stycznik obejścia
zablokować softstarter
wyjście softstartera dołączyć do następnego
silnika
• ponownie uruchomić
a Podrozdział „Sterowanie część 1”,
strona 2-68
WYŁĄCZNIK AWARYJNY
S1: Q11 wył.
S2: Q11 zał.
a Łagodny rozruch/Łagodne zatrzymanie
b RUN
c Kontrola czasu wyłączania.
Przekaźnik czasowy K1T należy tak ustawić, aby układ łagodnego rozruchu nie
został przeciążony termicznie. Odpowiedni
czas wynika z dopuszczalnej częstości
włączania wybranego softstartera, względnie musi zostać dobrany taki aparat, aby
wymagane czasy mogły zostać osiągnięte.
d Kontrola przełączania
Przekaźnik czasowy powinien być ustawiony na ok. 2 sekundowe opóźnienie.
Zapewni to, że przy pracującym jeszcze
układzie rozruchu nie zostanie przyłączony
kolejny silnik.
2-66
a Podrozdział „Sterowanie część 2”,
strona 2-69
a Silnik 1
b Silnik 2
c Silnik n
i Odłączenie pojedynczego silnika
Przycisk WYŁ jednocześnie wyłącza wszystkie
silniki. Styk rozwierny i konieczny jest wtedy,
gdy silniki mają być wyłączane także pojedynczo.
Należy zwrócić uwagę na termiczne obciążenie
układów łagodnego rozruchu (częstość rozruchów, obciążenie prądowe). Jeżeli starty
mają następować często jeden po drugim, to w
pewnych wypadkach należy softstarter przewymiarować (dobrać urządzenie o odpowiednio
wyższej mocy).
Q13
M1
Q14
Q21
1L1
2L2
3L3
~
L
=
N
M2
M
3~
Q23
Q24
I> I>I>
Q15
I> I>I>
M
3~
T1 T2
PE
Q2
I> I> I>
2T1
4T2
6T3
F3
- Thermistor
Q1
+ Thermistor
L1
L2
L3
N
PE
Q25
F11
Qn3
Mn
Qn4
M
3~
I> I>I>
Qn5
Kaskada
Elektroniczne układy napędowe
Przykłady połączeń DM4
Poradnik układów elektrycznych Moeller 02/07
2
2-67
2-68
K1
Q21
E2
a
39
Q11
K4
K2
K12
Q14
K22
Q24
K4
Kn2
Qn
Q21
K2
E1
b
39
K3
Q21 23
TOR 24
K4
K1T
Q21 13
K4
RUN 14
c
K4T
K4
d
a Podrozdział „Rozruch kilku silników jeden po drugim za pomocą układu łagodnego rozruchu (układ kaskadowy)”, strona 2-66
K1
K1
K1
S2
33
Q21 OK
(no error) 34
S1
Q1
K1T
2
Sterowanie część 1
Elektroniczne układy napędowe
Przykłady połączeń DM4
Poradnik układów elektrycznych Moeller 02/07
Q15
K3
Q14
a
Q15
K12
Q15
b
K22
Kn2
K(n-1)2
Q24
Q25
Qn
K4T
Q24
Q25
K4T
Q25
Q(n-1)1
K3
Q24
Q14
K22
K12
i
Qm
Qn
K3
Qn
i
c
Qm
Kn2
Qm
a Podrozdział „Rozruch kilku silników jeden po drugim za pomocą układu łagodnego rozruchu (układ kaskadowy)”, strona 2-66
Q14
K12
Q11
i
Sterowanie część 2
Elektroniczne układy napędowe
Przykłady połączeń DM4
Poradnik układów elektrycznych Moeller 02/07
2
2-69