Warmte- en koudeopslag

Transcriptie

1 Warmte- en koudeopslag Frequentieregelaars en sinusfilters Selectie en advies Iss. 3.2

2 Warmte- en koudeopslag (WKO) Energiebeheersing Een typisch Nederlandse toepassing is een onderwaterpomp die wordt gebruikt in de zogenaamde WKO systemen. Deze pompen vragen over het algemeen extra aandacht en afstemming met de frequentieregelaars. Control Techniques heeft daarom contacten met vooraanstaande leveranciers van onderwaterpompen om zodoende een goed en betrouwbaar systeem te krijgen. Onze ervaring is dat bedrijven meestal wordt gevraagd de juiste combinatie van pomp en frequentieregelaar te leveren om zo, vanuit de installateur, één aanspreekpunt te hebben en één verantwoordelijke voor de pomp-regelaar combinatie. Voor een WKO systeem leveren wij een combinatie van een frequentieregelaar en een sinusfilter. Het sinusfilter is afgestemd op de frequentieregelaar én de onderwaterpomp. Voor diverse klanten hebben wij specifieke oplossingen betreffende aansturing en behuizing ontwikkeld. 2

3 3

4 Control Techniques frequentieregelaars voor WKO installaties Unidrive M200 De Unidrive M200 frequentieregelaar werkt op basis van het beproefde open loop flux vector principe (100% koppel vanaf 1 Hz) of via open loop rotor flux control voor a-synchrone motoren (RFC-A), regeling op basis van een virtuele encoder voor stabiel en nauwkeurig toerental bij een hoog beschikbaar motorkoppel. De Unidrive M200 is uitgelegd voor een vermogensrange van 0,25 tot en met 132 kw en is voorzien van display, EMC-filter en interne PLC (CoDeSys). Diverse uitbreidingsmogelijkheden zoals veldbussen (Modbus RTU, Modbus TCP, Profibus etc.), extra I/O en 24 V back up. Gratis Connect Sofwaretool voor programmering en diagnose. Unidrive M200 Connect Software 4

5 Powerdrive F300 De Powerdive F300 is de Control Techniques Flow regelaar die geschikt is voor grote projecten, maar ook als stand alone regelaar. Motorsturing: open loop flux vector, RFC-A of RFC-S (open loop rotor flux control voor sensorless aansturen van permanent magneet motoren). De vermogensrange van deze regelaar loopt van 1,1 tot en met 2,8 MW. Naast een tekst display (LCD), EMC-filter en interne PLC (CoDeSys) beschikt de Powerdrive F300 over een aantal specifieke mogelijkheden zoals een brandingang (fire input), dubbele interne PID-regelaars, real time klok, droogloopbeveiliging, Modbus RTU on board, Hand / AUTO / OFF bediening via display en 24 V back up. Ook de Powerdrive F300 heeft 3 optieslots om uit te breiden met een veldbus en/of extra I/O. Powerdrive F300 Optiemodules 5

6 Sinusfilters Door de fysieke opbouw van bronpompen is dit type pomp gevoeliger voor du/dt spanningspieken vanuit een frequentieregelaar dan industriële motoren. Hierdoor is het noodzakelijk om maatregelen aan de motorzijde van de frequentieregelaar te nemen. Door het toepassen van veelal langere, niet afgeschermde motorkabels en hiermee gepaard gaande parasitaire capaciteiten is een du/dt filter niet afdoende en dient een sinusfilter te worden toegepast. Passieve filtering Het principe van passieve filtering door een sinusfilter is het aanpassen van de impedantie: Blokkeren van storingen door serie inductantie, Z = Lω Afleiden van storingen door parallel condensator, Z = 1/Cω Beide gecombineerd: een samenstel van condensatoren en spoelen, afgestemd op een kantelfrequentie. Dit filter is in staat om differentieel te filteren (fase - fase). 6

7 Bouwvorm Bij het ontwerp van het filter dient de schakelfrequentie hoger te zijn dan de resonantiefrequentie. Het sinusfilter is hierdoor effectiever dan een du/dt-filter. Om dit te bereiken zijn grotere componenten nodig, waardoor ook het complete filter groter wordt. Werking van een sinusfilter Een sinusfilter is een LC-laagdoorlaatfilter, dat in staat is om het PWM-patroon van de frequentieregelaar te filteren, zodat er een sinusvormige golf ontstaat met als basisfrequentie de uitgestuurde grondharmonische. Voordelen sinusfilter: Goede bescherming van de motor tegen du/dt-stress en spanningspieken Vermindering van ijzer-en wervelstroomverliezen in de motor Mogelijkheid om langere kabels tussen de frequentieregelaar en de motor toe te passen (> 100 m) Vermindering van de capacitieve stromen die geleverd worden door de frequentieregelaar Vermindering van EMC Voor filtering Na filtering door een 3CTS400 sinusfilter 7

8 Sinusfilters spanningsverlies en common mode filtering Standaard sinusfilters hebben bepaalde beperkingen; spanningsverlies en geen common mode filtering. Spanningsverlies De spoel in het sinusfilter brengt een nadeel met zich mee, namelijk een spanningsverlies van ca. 35 V. Specifiek hiervoor zijn Low Voltage Drop (LVD) filters ontwikkeld die een spanningsverllies van minder dan 5% hebben. Type filter Spanningsverlies Common Mode filtering 3CTS400-xxx 7,5-10 % 3CTS400-xxx LVD < 5 % 3CTSAP400-xxx.060 ULVD < 2,5 % Common Mode filtering Het standaard sinusfilter is een differentiaal filter dat alleen tussen de fasen (U-V-W) filter en niet naar aarde. Deze stromen naar aarde (common mode stromen) kunnen in sommige extreme gevallen tot motorschade leiden en/of snelle veroudering van de wikkelingen. Hiervoor is een allpolig filter ontwikkeld dat tussen de fasen en naar aarde filtert. Deze filters worden bovendien in Ultra Low Voltage Drop (ULVD) geleverd met een spanningsverlies van minder dan 2,5%. 3CTS400-xxx 2,5-63 A 3CTS400-xxx LVD 2,5-43 A 3CTS400-xxx A 3CTSAP400-xxx.060 ULVD 8-43 A 8

9 Meting 3CTS400 Sinusfilter 3CTSAP400 ULVD Ultra Low Voltage Drop allpolig sinusfilter 9

10 Specifieke WKO oplossingen Warme en koude bron op 1 frequentieregelaar De warme en koude bron worden nooit tegelijk bediend, dus er kan gekozen worden om te schakelen tussen de 2 motoren zodat er maar 1 regelaar noodzakelijk is. Dubbele motormappen In de Unidrive M200 kan een tweede motormap worden ingesteld zodat bij omschakeling de juiste motorgegevens worden toegepast en de thermische bewaking altijd op de geselecteerde motor is afgestemd. Voor de Powerdrive F300 is een gelijke oplossing beschikbaar, hierbij wordt gebruik gemaakt van de interne PLC van de regelaar. Het schakelen tussen 2 motormappen kan met een digitale ingang op de regelaar of via de veldbus. De regelaar is beveiligd zodat niet tijdens bedrijf geschakeld kan worden. 10

11 Programmering frequentieregelaars Voor bronpompapplicaties is de volgende functionaliteit beschikbaar: Instelbaar startboostniveau afgestemd op de applicatie Motorfrequentie instelbaar van Hz Omschakelbare / variabele overbelasting Dubbele motormap Instelbare startsnelheid gedurende instelbare starttijd Beveiligen van de regelaarparameters met een code, tegen ongewenst wijzigen Interne PID-regeling (Powerdrive F300 heeft 2 PID loops bijvoorbeeld voor regelen op druk en flow) Diverse vrij programmeerbare logicablokken Interne PLC Assistentie bij projecten Nidec levert naast producten een totaaloplossing en biedt u het volgende: 24-uurs technische service, ook op zon- en feestdagen Telefonische helpdesk Regelaars tot een vermogen van 250 kw op voorraad in Sliedrecht Ondersteuning bij selectie, engineering, software en functionele afnametest Eigen paneelbouwafdeling en hard- en software engineering Eigen Repair Centre Verzorging van opleidingen en trainingen Gratis Application Note beschikbaar Alle aansluitingen en parameters specifiek voor het aansturen van een bronpomp 11

12 Unidrive M200 Frequentieregelaar Type Vermogen (kw) Stroom (A) Spanning (V) Schakelfrequentie Gewicht (kg) Max. verliesvermogen (W) M ,37 1, , khz 1 60 M ,55 1, , khz 1 67 M ,75 2, , khz 1 69 M ,1 3, , khz 1 71 M ,5 4, , khz 1 78 M ,2 5, , khz 1,5 90 M , , khz 1,5 113 M , , khz 1,5 129 M ,5 13, , khz 3, M , , khz 3, M / / khz 7,4 362 M khz 7,4 441 M / 18,5 35 / khz M ,5 / / khz M / / khz M / / khz M / / khz M / / khz M / / khz M / / khz M / / khz 66, M / / khz 66,

13 Powerdrive F300 Frequentieregelaar Type Vermogen (kw) Stroom (A) Spanning (V) Schakelfrequentie Gewicht (kg) Max. verliesvermogen (W) F ,75 / 1,1 2,5 / 3, khz F ,1 / 1,5 3,1 / 4, khz F ,5 / 2,2 4,5 / 6, khz F ,2 / 3 6,2 / 7, khz F / 4 7,8 / 10, khz F ,0 / 5,5 10 / 12, khz F ,5 / 7,5 15 / 18, khz 6,5 325 F ,5 / 11 17,2 / khz 6,5 325 F / / khz 7,4 441 F / 18,5 35 / khz F ,5 / / khz F / / khz F / / khz F / / khz F / / khz F / / khz F / / khz F / / khz 66, F / / khz 66,

14 3CTS400-xxx Sinusfilter 400 V - IP00 2,5-250 A Type Stroom I r (A) Overbelasting 1 Gewicht (kg) Koper (kg) Schakelfrequentie Verliesvermogen (W) 3CTS ,5 2,5 1,5 x I r 3-18 khz 2,4 0, CTS ,5 x I r 3-18 khz 3,2 0, CTS ,5 x I r 3-18 khz 6,1 1, CTS ,5 x I r 3-18 khz 6,7 1, CTS ,5 x I r 3-18 khz 8,6 2, CTS ,5 x I r 3-18 khz 9,1 2, CTS ,5 x I r 3-16 khz 15 4, CTS ,5 x I r 3-16 khz 18 6, CTS ,5 x I r 3-12 khz 18 7, CTS ,5 x I r 3-12 khz CTS ,5 x I r 3-12 khz Type Stroom I r (A) Overbelasting 1 Gewicht (kg) Koper (kg) Schakelfrequentie Verliesvermogen (W) 3CTS ,5 x I r 2-10 khz CTS ,5 x I r 2-10 khz CTS ,5 x I r 1,5-10 khz CTS ,5 x I r 1,5-8 khz CTS ,5 x I r 1,5-8 khz CTS ,5 x I r 1,5-6 khz Gedurende maximaal 2 minuten, 1 maal per uur 14

15 2,5-63 A A Type Breedte Diepte Hoogte Bevestiging Klemmen Schermklem Bevestiging A B C D E Maximaal SK ᴓ 3CTS , ,5 mm 2 SK 14 M4 3CTS ,5 mm 2 SK 14 M4 3CTS ,5 mm 2 SK 14 M5 3CTS ,5 mm 2 SK 14 M5 3CTS ,5 mm 2 SK 14 M6 3CTS mm 2 SK 14 M6 3CTS mm 2 SK 14 M8 3CTS mm 2 SK 14 M8 3CTS mm 2 SK 14 M8 3CTS mm 2 SK 14 M10 3CTS mm 2 SK 14 M10 Type Breedte Diepte Hoogte Bevestiging Koper Bevestiging A B C D E mm Diameter ᴓ 3CTS x3 ᴓ7 M10 3CTS x3 ᴓ7 M10 3CTS x3 ᴓ9 M10 3CTS x5 ᴓ9 M12 3CTS x5 ᴓ9 M12 3CTS x5 ᴓ11 11x

16 3CTS400-xxx LVD Low Voltage Drop Sinusfilter 400 V - IP00 2,5-43 A Type Stroom I r (A) Overbelasting 1 Gewicht (kg) Koper (kg) Schakelfrequentie Verliesvermogen (W) 3CTS ,5 LVD 2,5 1,5 x I r 4-18 khz 1,6 0,4 30 3CTS LVD 4 1,5 x I r 4-18 khz 2,0 0,6 45 3CTS LVD 7 1,5 x I r 4-18 khz 3,1 1,1 60 3CTS LVD 10 1,5 x I r 4-18 khz 4,3 1,6 60 3CTS LVD 13 1,5 x I r 4-18 khz 5,6 1, CTS LVD 16 1,5 x I r 4-18 khz 6,2 2, CTS LVD 25 1,5 x I r 4-16 khz 11,4 4, CTS LVD 35 1,5 x I r 4-16 khz 15,9 5, CTS LVD 43 1,5 x I r 4-12 khz 20,3 7, Gedurende maximaal 2 minuten, 1 maal per uur Hogere stromen op aanvraag 16

17 Type Breedte Diepte Hoogte Bevestiging Klemmen Schermklem Bevestiging A B C C D E Maximaal SK ᴓ 3CTS ,5 LVD ,5 mm 2 SK 8 M4 3CTS LVD ,5 mm 2 SK 8 M4 3CTS LVD ,5 mm 2 SK 8 M4 3CTS LVD mm 2 SK 8 M5 3CTS LVD mm 2 SK 14 M5 3CTS LVD mm 2 SK 14 M5 3CTS LVD mm 2 SK 20 M6 3CTS LVD mm 2 SK 20 M8 3CTS LVD mm 2 SK 20 M8 17

18 3CTSAP400-xxx.060 ULVD Ultra Low Voltage Drop Allpolig Sinusfilter 400 V - IP A Type Stroom I r (A) Overbelasting 1 Gewicht (kg) Koper (kg) Schakelfrequentie Verliesvermogen (W) 3CTSAP ULVD 8 1,5 x I r 6-12 khz 8,8 1, CTSAP ULVD 16 1,5 x I r 6-12 khz 16,8 2, CTSAP ULVD 25 1,5 x I r 6-12 khz 24,5 4, CTSAP ULVD 43 1,5 x I r 6-12 khz 37 8, Gedurende maximaal 2 minuten, 1 maal per uur Hogere stromen op aanvraag Let op: Indien een allpolig filter wordt toegepast moet het interne EMC filter van de frequentieregelaar worden verwijderd en een extern EMC filter worden toegevoegd. Daarnaast zijn er specifieke parameter instellingen in de frequentieregelaar nodig. Foutieve instellingen kunnen tot zware schade leiden! 18

19 8-16 A A Type Hoogte Breedte Diepte Bevestiging Klemmen Bevestiging PE A B C D E F G Maximaal ᴓ ᴓ 3CTSAP ULVD mm 2 M5 M5 3CTSAP ULVD mm 2 M8 M5 3CTSAP ULVD mm 2 M6 M5 3CTSAP ULVD mm 2 M8 M8 Bronpomp systeem met Powerdrive F300 en Low Voltage Drop Sinusfilter 19

20 Connect met ons: twitter.com/nidec_ct linkedin.com/company/ / youtube.com/controltechniques Control Techniques & Leroy-Somer Kubus DG Sliedrecht