Cursus "Industriële aandrijving met Frequentieomvormer"

Transcriptie

1 Cursus "Industriële aandrijving met Frequentieomvormer" Bron: Lenze SH5022-3M Version 2.0 Autor: Ralf Linnertz ; Nederlandse vertaling : H. Degroote /N Schaubroeck Lucas-Nülle GmbH Siemensstraße 2 D Kerpen (Sindorf) Tel.: Bij sommige animaties wordt een geinstalleerde "Flash-Speler" vooropgesteld. Indien er op uw systeem geen Flash-Speler geinstalleerd is, kunt u ter allen tijde bij Macromedia een actuele versie downlaoden. Copyright 2006 LUCAS-NÜLLE GmbH. All rights reserved. LUCAS-NÜLLE Lehr- und Messgeräte GmbH Siemensstraße 2 D Kerpen

2

3 Uitvoering algemeen 1 Materiaal: 300W Classic Line 2 Veiligheid 3 Basisinstellingen en ingebruiksname 5 Kennisname van de belangrijkste gegevens van de aandrijving. 7 Opbouw- en bedradingsschema 9 Verificatie van de basisinstellingen 11 Ingebruiksname 13 Optimalisering van de motorparameters 17 Bepalen van de uitgangsspanning via de frequentie 19 Registratie van de koppel/toerental karakteristiek 21 Aanduiding minimum spanning (Umin) 25 Slipcompensatie 29 U/f sturingskarakteristiek U ~ f2 33 Bepalen van de uitgangsspanning via de frequentie 35 Registratie van de koppel/toerental karakteristiek 37 Vectorregeling 41 Ingave van de motordata 43 Starten met de motorindentificatie 45 Opname van de koppel/toerental karakteristiek 47 Thermische controle van de motor 49 I2t controle toepassen 51 PTC motorbewaking 53 Dynamische gegevens 55 Onderzoek van de stijgende en dalende helling. 57 Parameterinstelling van de S-helling 59 Weerstandsremmen bij lasten met groot traagheidsmoment 61 Copyright 65

4

5 Uitvoering algemeen Welkom bij de cursus " Industriële aandrijving met frequentieomvormer "! Het team van Lucas-Nülle wenst jullie veel plezier en succes bij het doorwerken van de cursusthema's en de uitvoering van de proeven. De volgende bladzijden geven jullie een overzicht van de cursusinhoud en de gebruikte materialen. Nagenoeg 90% van alle motoren werken met draaistroommotoren. Het grote voordeel bestaat erin, dat het vermogen onaangeroerd overgebracht wordt van het draaiveld van de stator op de rotor. Daardoor vervallen de delen die aan slijtage onderhevig zijn, zoals bijvoorbeeld bij de stroomzinomkering bij gelijkstroommotoren. De motor is daarmee slijtage- en onderhoudsarm. Het nadeel van deze machine bestaat uit de vaste binding aan het synchrone toerental, dat uit de machineopbouw en de frequentie van de netvoeding voortvloeit. Met behulp van de moderne frequentieregelaars is dit nu wel mogelijk. Zij maken het mogelijk om verliesvrije toerentalregeling van de machine te bekomen door die variabele voedingsfrequenties. Aldus zijn er nu hier verdere bereiken met een hogere dynamiek mogelijk. Moderne frequentieomvormers maken het vandaag mogelijk tot verregaande parametrisering. Verderop worden de basisinstellingen getoond. Om een gedefinieerde parametertoestand van de frequentieomvormers bij het begin van de proeven te hebben, moet de omvormer op de basiswerkinstellingen teruggezet worden. 1

6 Materiaal: 300W Classic Line SO3636-6V servoaandrijving / servorem 0,3kW 1 St. LM8925 RS232/485 verbindingsmodule 1 St.. LM9028 PC aansluitingskabel voor RS232/485 verbindingsmodule 1 St. SO3636-5D Frequentieomvormer 1 St. SO3636-5V Remweerstand 0,2kW 1 St. SE2663-1K Asynchrone motor met kooirotor 300W 1 St. SE2662-2A Koppelingsovernamestuk 300W 1 St. SE2667-2B Koppelingsafscherming 300W 1 Stk. SO3212-5U Stroomvoorziening elektrische machine 1 Stk. SO5127-1Z Analoge/Digitale multimeter, vermogen- en arbeidsfactormeter 1 Stk. SO5126-1H Set veiligheidsverbindingsnoeren 4 mm 1 Stk. SO5126-9X Set veiligheidsverbindingsstekkers 4 mm 1 Stk. 2

7 Veiligheid Basis Veiligheidsvoorschriften. Bij alle proeven met netspanningen kunnen levensbedreigende spanningen optreden. Daarom dient men altijd veiligheidsverbindingssnoeren te gebruiken. Wees steeds waakzaam geen kortsluitingen te veroorzaken. Het is ten sterkste aangeraden dat wanneer een separate aarding aanwezig is, deze ook te gebruiken. Dit geldt in het bijzonder voor de frequentieomvormer! Controleer steeds plichtsbewust de bedrading van de gebruikte module. Daarna mag slechts de netspanning aangeschakeld worden! Indien mogelijk, gebruik hierbij degelijke meetapparaten in de schakeling. Bij draaiende motoronderdelen dient altijd een goede koppelingsverbinding gewaarborgd te worden en het gebruik van afschermplaten. De algemene gebruiksvoorschriften, geldend in dit lokaal bij gebruik van elektrische machines, dient steeds in acht genomen te worden! 3

8 Veiligheid Algemene basisinstructies bij het gebruik van het materiaal Controleer steeds de goede aanspanning van de schroeven op de motorvoet en die van de koppelingsschijf (Power-Grip). Motorkoppeling en motorafscherming steeds gebruiken! Bij langdurig gebruik bij hoge belasting treed er temperatuursverhoging van de machine op. Opgepast bij aanraking! Extreme situaties - machine staat stil - mag enkel kortstondig optreden! Alle machines beschikken over een thermische schakelaar (thermiek), die schakelt wanneer een maximum toegelaten temperatuur bereikt wordt. Deze contacten zijn op het klemmenbord beschikbaar en dienen dan ook steeds aangesloten te zijn met de bijhorende verbindingsdraden van de netspanning naar de stuureenheid. Alle meetwaarden zijn met de toepasselijke meetinstrumenten (overwegend Klasse 1,5) bij een standaard netspanning (230/400V +5% -10% 50Hz) en met seriemachines opgenomen. Uit ervaring weten we dat de metingen een tolerantieveld van +/- 15 % t.o.v. de exacte waarde hebben. Voor meer informatie verwijzen we u naar VDE0530! 4

9 Basisinstellingen en ingebruiksname Basisinstellingen en ingebruiksname Doelstelling de leerling kan: De aandrijving (frequentieomvormer en asynchrone machine) bekabelen De basisinstellingen verifiëren Opgaven Bepaling van de belangrijkste gegevens van de aandrijving Opbouw van de aandrijving na schakeling Controle van de basisinstellingen Ingebruiksname 5

10 6 Industriele aandrijving met Frequentieomvormer Basisinstellingen en ingebruiksname

11 Basisinstellingen en ingebruiksname Bepaling van de belangrijkste gegevens van de aandrijving Om de frequentieomvormer correct te parametriseren, dient men eerst de balangrijkste gegevens van de machine te bepalen. Vul de nominale waarden van de asynchrone machine in. Nominaal vermogen 370_W U N sterschakeling 400_V U N driehoekschakeling 230_V I N sterschakeling 1,05A I N driehoekschakeling 1,8_A cos φ 0,8_ toerental (snelheid) 1360tr/min -1 frequentie 50 Hz Voor welke maximum toegelaten spanning over de motorwikkeling (fasespanning) is de motor geschikt? U e = 264_V Hoe groot is de maximum uitgangsspanning van de omvormer? U a = 264_V 7

12 Basisinstellingen en ingebruiksname Bepaal a.d.h.v. de bovenvermelde data welke schakeling (Ster- of driehoekschakeling) geschikt is voor deze motor. nmlkji driehoekschakeling nmlkj sterschakeling Bereken het nominaal moment van de motor volgens de formule: Hoe groot is het nominaal moment (koppel) van de motor? M N = 2,6_Nm 8

13 Basisinstellingen en ingebruiksname Opbouw- en bedradingsschema Maak de schakeling overeenstemmend met het opbouw- en bedradingsschema. Vergeet niet de brug van de frequentieomvormer aan te brengen. Schakel de toevoerspanning in. Bedradingsschema De gebruikte meetapparatuur SO5127-1Z behoort niet rechtstreeks tot de configuratie een is daarom ook niet in de lijst van benodigde bouwdelen en apparaten opgenomen. Het wordt echter als bijgevoegd controleinstrument ten zeerste aanbevolen! 9

14 10 Industriele aandrijving met Frequentieomvormer Basisinstellingen en ingebruiksname

15 Basisinstellingen en ingebruiksname Controle van de basisinstellingen Verifieer met behulp van de parameters op het toetsenbord de volgende lijst. Noteer de ingestelde waarde van de parameters in het rechtse vakje en vergelijk deze met de waarde aangegeven tussen haakjes. Voer de waarden van de parameters in zonder nullen na de komma, bv = 50 C0005 Vaste configuratie ingangssignalen (0) 0 C0007 Vaste configuratie digitale ingangen (0) 0 C0008 Vaste configuratie relaisuitgang K1 (1) 1 C0010 Minimale uitgangsfrequentie (0.00) C0011 Maximale uitgangsfrequentie (50.00) 0 50 C0012 Opteltijd ingestelde basiswaarde (5.00) 5 C0013 Afteltijd ingestelde basiswaarde (5.00) 5 C0014 Uitvoeringswijze (2) C0015 U/f-nominaalfrequentie (50.00) C0016 Umin-afwijking (0-10%) C0017 Golfbereik Qmin (0.00) C0018 Schakelfrequentie (2) C0019 Golfbereik Auto-DCB (0.10) C0021 Slipcompensatie (0) % 0 2 0,1_ 0 C0022 Imax-grens motor (150) 150_ C0023 Imax-grens generator (150) 150_ Voor de betekenis van de parameters, raadpleeg de handleiding van de frequentieomvormer. 11

16 12 Industriele aandrijving met Frequentieomvormer Basisinstellingen en ingebruiksname

17 Basisinstellingen en ingebruiksname Ingebruiksname Schakel enkel in met de frequentieomvormer (brugverbinding tussen 20 en 28) Draai de knop van de potentiometer naar rechts; de motor begint te draaien Wat is de draairichting en welke maximale frequentie heeft de motor? nmlkj Motor werkt in rechterdraaizin. De maximale frequentie bedraagt 100 Hz nmlkj Motor werkt in linkerdraaizin. De maximale frequentie bedraagt 25 Hz nmlkj Motor werkt in rechterdraaizin. De maximale frequentie bedraagt 50 Hz nmlkji Motor werkt in rechterdraaizin. De maximale frequentie bedraagt 25 Hz Vergelijk de waarde met deze in C0011 ingestelde waarde. Hoe verklaar je deze afwijking? (Meet hiervoor de maximale "in bedrijfs-spanning") nmlkji Bij code-instelling C0011 is een frequentie van 50.0 Hz ingegeven. Daar echter de analoge instelwaarde slechts maximaal 5 V bedraagt, kan enkel de helft van het maximumtoerental (C0011) bereikt worden. nmlkj Bij code-instelling C0011 is toch een frequentie van 50.0 Hz ingegeven, maar deze dient men door het aantal poolparen (bij de gebruikte machine =>2) gedeeld te worden. De analoge instelwaarde van max. 5V voldoet volledig om het maximum aantal toeren te bereiken. 13

18 Basisinstellingen en ingebruiksname Wijzig enkel de parameter C0011 naar Welke draaifrequentie wordt nu bereikt? (s-1) nmlkj 50 nmlkj 400 nmlkj 200 nmlkji 100 Draai de knop van de potentiometer volledig naar links en schakel afwisselend de volgende combinaties die verderop vermeld worden. Gebruik hierbij de frequentie van de omvormer en het toerental van de motor Eerste combinatie: enkel E1 ingeplugd Frequentie 20 Hz Toerental 600_min -1 tweede combinatie: enkel E2 ingeplugd Frequentie 30 Hz Toerental 900_min -1 derde combinatie: E1 en E2 ingeplugd Frequentie 40 Hz Toerental 1200min -1 14

19 Basisinstellingen en ingebruiksname Welke uitspraken over de ingangen E1 en E2 zijn juist? (Bedieningshandleiding Hfdst/ deel ) gfedc Door het activeren van de ingangen laten zich samen met de instelwaarde tamelijk veel JOG-Frequenties oproepen. gfedcb Door het activeren van de ingangen worden exact 3 JOG-Frequenties opgeroepen, de opgegeven instelwaarde wordt daardoor buiten werking gesteld. gfedc JOG-Frequenties zijn arbeidshalve vooraf ingesteld en daardoor niet veranderbaar. gfedcb Die JOG-Frequenties zijn willekeurig met de codeinstellingen vrij in te stellen. Onder welke code-instelling kunnen de JOG-frequenties ingesteld worden? C00 37 C00 38 C00 39 Schakel daarbijkomend aan E1 en E2 de uitgang E4. Wat bemerk je? nmlkj De motor draait sneller. nmlkji De motor verandert van draairichting. 15

20 Basisinstellingen en ingebruiksname Plug daarbij ook nog E3 in. Wat bemerk je? gfedc Er is een kleine wijziging te bemerken. gfedcb De motor wordt snel afgeremd. gfedc De afremming is het gevolg van een draaistroom remming (TPB:"Three-Phase-Break" ) gfedcb De afremming is het gevolg van een zogenaamde gelijkstroomremming (DCB:"DC-Break" ) Voor welke toepassingen zijn de digitale ingangen in de alledaagse industrie nuttig? nmlkj Voor het verwerken van analoge signalen, vb. externe sensoren (temperatuursensor). nmlkji Voor aansturing d.m.v. een SPS sturing. 16

21 Optimalisering van de motorparameters Optimalisering van de motorparameters Doelstelling De leerling kan: Het verband tussen uitgangsfrequentie en uitgangsspanning begrijpen. Het verband tussen toerental en uitgangsfrequentie begrijpen. De instellingen van de motor optimaliseren. Opgaven Vaststellen van de uitgangsfrequentie via de frequentie Registratie van de koppel-/ toerental-karakteristiek. Umin aanduiding Slipcompensatie 17

22 18 Industriele aandrijving met Frequentieomvormer Optimalisering van de motorparameters

23 Optimalisering van de motorparameters Registratie van de uitgangsspanning via de frequentie Meet de volgende frequenties i.f.v. de uitgangsspanning, geef de meetwaarden aan in de grafiek. f [Hz] Ua [V] Ua/V f/hz 19

24 Optimalisering van de motorparameters Welke verklaring geef je voor het spanningsverloop met als referentie het vervangende schakeldiagram van een asynchrone machine daarbij passend? nmlkj Het doel is, de doorvloeiing in de motor voor alle toerentallen constant te houden. Dit betekent, dat de stroom moet constant blijven. Daar, zoals ook in het vervangende schakeldiagram te bemerken, een inductiviteit werkzaam is, moet de spanning voor kleine frequenties verhoogd worden. nmlkji Het doel is, de doorvloeiing in de motor voor alle toerentallen constant te houden. Dit betekent, dat de stroom moet constant blijven. Daar, zoals ook in het vervangende schakeldiagram te bemerken, een inductiviteit werkzaam is, moet de spanning voor kleine frequenties afgezwakt worden. Algemeen geldt voor de magnetische flux Φ (Phi): 20

25 Optimalisering van de motorparameters Registratie van de koppel-toerental karakteristiek Met behulp van de rem en de Software Active Drive stel je de koppel-/ toerental-karakteristiek op voor de uitgangsfrequenties 10, 30, 50, 70 und 100 Hz in een diagram met koppel en toerental als Y-/X-assen. Voer dit uit in toerental-gestuurde mode en rem (belast) de machine van het nullasttoerental over het vollasttoerental tot de machine (motor) stilstaat. Wees opmerkzaam dat hierbij de rem niet "gesynchroniseerd" is. Controleer met de parameters. Afb. 2.2 Koppel-/ toerental-karakteristiek bij 10, 30, 50, 70 en 100 Hz 21

26 Optimalisering van de motorparameters Welke beschrijving geef je van het verloop van het draaimoment in deel 2.2 van het draaimoment afb Verklaar in het bijzonder het dalen van het moment bij kleine en hoge frequenties. nmlkji Bij kleine frequenties verkleint de inductieve component van de elektrische impedantie ( X H =2π f L H ). De standaard actieve component van de impedantie en de inductieve reactantie vormen een spanningsdeler, die bij kleiner wordende frequentie steeds minder actieve spanning doorlaat. Daardoor verkleint de magnetische weerstand en het draaimoment. Bij hoge frequenties vergroot de inductieve reactantie. Vanaf het nominaal werkingspunt van de machine verkleint daarmee de magnetisering en het maximale draaimoment met ongeveer n -1, de motor bevindt zicht in het "zwakveld" bereik. nmlkj Bij kleine frequenties vergroot de inductieve component van de elektrische impedantie ( X H =2π f L H ). De standaard actieve component van de impedantie en de inductieve reactantie vormen een spanningsdeler, die bij kleiner wordende frequentie steeds minder actieve spanning doorlaat. Daardoor verkleint de magnetische weerstand en het draaimoment. Bij hoge frequenties verkleint de inductieve reactantie. Vanaf het nominaal werkingspunt van de machine verkleint daarmee de magnetisering en het maximale draaimoment met ongeveer n -1, de motor bevindt zicht in het "zwakveld" bereik. 22

27 Optimalisering van de motorparameters Bestaat de mogelijkheid om bij kleine frequenties het verloop van het draaimoment te verbeteren door de spanning te verhogen? Is dit ook in gelijke mate mogelijk voor grote frequenties? nmlkj Bij kleine en grote frequenties kan door deze actie het verloop van het draaimoment verbeterd worden. nmlkji Deze actie verbetert enkel bij lage frequenties het verloop van het draaimoment. nmlkj Zowel bij kleine als bij grote frequenties kan deze actie het verloop van het draaimoment niet verbeterd worden. 23

28 24 Industriele aandrijving met Frequentieomvormer Optimalisering van de motorparameters

29 Optimalisering van de motorparameters Umin instelling Bij verhoging van U min wordt de spanning van de frequentieomvormer hoger. Dit betekent dat de asynchrone machine tot het nominaal toerental met maximaal koppel kan functioneren. Pas de verhoging toe die in de bedieningshandleiding (Hfdst ) beschreven wordt. f s slipfrequentie f N nominale frequentie n Nsyn synchroon toerental van de motor n N nominaal toerental van de motor p aantal poolparen Wat is de slipfrequentie van de motor? f s = 4 Hz Stel op de frequentieomvormer de slipfrequentie in en verhoog de waarde van Umin, tot ongeveer 0.8 keer de nominaalstroom van de motor verbruikt wordt. Welke waarde is voor U min (C0016) ingesteld? C0016= 6 % 25

30 Optimalisering van de motorparameters Welke risico's zijn verbonden aan de verhoging van U min? nmlkj Geen enkele. nmlkji Bij zelfgekoelde motoren bestaat het gevaar van oververhitting bij kleine toerentallen, dit tengevolge van het gebrek aan gekoelde lucht. nmlkj Bij zelfgekoelde motoren is er geen gevaar voor oververhitting, zelfs bij lage toerentallen is het debiet van gekoelde lucht voldoende. Met gebruik van de rem en de Software ActiveDrive stel je de koppel- /toerental- en de vermogen-/toerental- karakteristiek op voor de frequenties10, 30, 50, 70 en 100 Hz. Druk alle grafieken af op 1 gemeenschappelijk diagram (assenstelsel) af. Werk in de snelheidsmode en rem de machine van nullast tot stilstand. Let erop dat bij het instellen van de uitgangsfrequentie, de rem niet "gesynchroniseerd" is. Afb. 2.3 Koppel- /vermogen-/toerental-karakteristiek bij 10, 30, 50, 70 en 100 Hz met U min verhoging 26

31 Optimalisering van de motorparameters Vergelijk de karakteristieken van afb. 2.2 met deze in afb Wat valt er op? gfedc De verhoging van U min resulteert in een hoger draaimoment bij hogere toerentallen. gfedcb De verhoging van U min resulteert niet in een verhoogd mechanisch vermogen noch in de verbetering van de werking bij lage toerentallen. gfedc De verhoging van U min levert een verhoogd mechanisch vermogen en een groter draaimoment. gfedcb De motor kan tussen nul en de netfrequentie belast worden met het nominaal koppel. 27

32 28 Industriele aandrijving met Frequentieomvormer Optimalisering van de motorparameters

33 Optimalisering van de motorparameters Slipcompensatie Normalerwijze zal bij belasting van een draaistroommotor het toerental dalen en de slip vergroten. Door een compensatie via tussenkomst van de frequentieomvormer zal deze toerentaldaling beperkt worden. Voer terug de koppel/toerental- karakteristiek uit voor de uitgangsfrequenties 30 en 50 Hz. Druk alle karakteristieken uit op hetzelfde diagram. Gebruik de koppel-gecontroleerde instelling en rem de machine af van 0 Nm tot het nominaal koppel bereikt is. (Voor berekening van Mn zie deel 1). Afb. 2.4 Koppel-/toerental- karakteristiek bij 30 en 50 Hz (Registratie in koppel-gestuurde werking) Pas slipcompensatie toe, zoals beschreven in deel Start daarna met behulp van de machinegegevens een (grove) afregeling van de slipcompensatie. 29

34 Optimalisering van de motorparameters s slipconstante n Nsyn synchroon motortoerental n N nominaal motortoerental f N nominale frequentie p aantal poolparen Hoe groot is de slipconstante s? s= 8 % Stel bij de frequentieomvormer de slipconstante in. Controleer het resultaat van de motor na optimalisering. Herneem bovenvermeldde grafiek en voeg de koppel-/toerentalkarakteristiek toe voor de uitgangsfrequenties 30 en 50 Hz. Stel beide karakteristieken op in één diagram. Maak gebruik van de koppel-gestuurde mode en stel de rem in van 0 Nm tot het nominaal toerental is bereikt. (berekening zie deel1) 30

35 Optimalisering van de motorparameters Afb. 2.5 Koppel-/toerental- karakteristiek bij 10, 30 en 50 Hz met grofafregeling van de slipcompensatie. (Registratie in koppel-gestuurde werking) Welke verandering stel je vast van de karakteristiek? nmlkj Zonder slipcompensatie komt het toerental niet noemenswaardig in het bereik van het nominaal toerental. nmlkji De slipcompensatie bewerkstelligt een steilere helling van de grafiek en daarmee verbetert dan ook de verhouding van het koppel/toerental (het toerental blijft bijna constant, onafhankelijk van het koppel) 31

36 Optimalisering van de motorparameters Wat zijn de gevolgen als de slipcompensatie te hoog is ingesteld? nmlkj Geen enkele. nmlkji Een te grote slipcompensatie kan de aandrijving doen trillen (slingerbeweging). nmlkj De grafiek kan hierdoor zodanig geoptimaliseerd worden dat geen waarneembare toerentalvermindering meer kan worden vastgesteld. Welke eisen worden gesteld bij algemene industriële toepassingen van slipcompensatie (dus zonder extra hulpmiddel)? nmlkj Dat zelfs bij langdurige overcompensatie van de slip de aandrijving niet beschadigd wordt en daar "tijd geld kost", zou men aanraden te starten met de hoogste instelling. nmlkji De manuele slipcompensatie kan enkel met de grootste voorzichtigheid uitgevoerd worden. nmlkj Zonder de tussenkomst van elk extra hulpmiddel (vb. registratie van de opnamekarakteristiek) is de compensatie in veel gevallen niet mogelijk door het grote aantal onbekende factoren. 32

37 U/f sturingskarakteristiek U ~ f2 Doelstelling De leerling kan: U/f stuurkarakteristiek U ~ f 2 De frequentieomvormer in de sturingskarakteristiek U ~ f 2 toepassen Het onderscheid herkennen met lineaire karakteristieken Opgaven Bepalen van de uitgangsspanning in functie van de frequentie. Registreren van de koppel-/toerental-karakteristiek. 33

38 34 Industriele aandrijving met Frequentieomvormer U/f sturingskarakteristiek U ~ f2

39 U/f sturingskarakteristiek U ~ f2 Bepaling van de uitgangsspanning in functie van de frequentie Stel de frequentieomvormer in op de gebruiksmode van de controlekarakteristiek U ~ f 2 (C0014 Parameter 3). Meet de uitgangsspanning voor alle frequenties, in de tabel hieronder opgegeven, en noteer de waarde in dezelfde tabel. Zet deze uit in een grafiek Ua= f (f). f [Hz] Ua [V] Ua/V f/hz Vergelijk de grafiek met deze van de grafiek in afb. 2.1 in hoofdstuk 2. Welk verschil merk je op? nmlkj Het verloop van de curve is bijna identiek. nmlkji Zolang de machine werkt binnen het nominaal bereik, is het verloop van de curve niet lineair, maar kwadratisch. nmlkj Zolang de machine werkt binnen het nominaal bereik, is het verloop van de curve niet lineair, maar kubisch. 35

40 36 Industriele aandrijving met Frequentieomvormer U/f sturingskarakteristiek U ~ f2

41 U/f sturingskarakteristiek U ~ f2 registratie van de koppel-/toerental-karakteristiek. Gebruik de rem en de software ActiveAsma, registreer de koppel-, vermogen- /toerental- karakteristiek voor de uitgangsfrequenties 10, 30, 50, 70 en100 Hz. Druk alle karakteristieken uit op eenzelfde grafiek. Werk in het toerental-gestuurd gebied en rem de machine startend van onbelast tot stilstand van de motor. Bij gebruik van de uitgangsfrequentie is de rem niet "gesynchroniseerd". Afb. 3.2 Koppel-/toerental- karakteristiek bij 10, 30, 50, 70 en 100 Hz, U ~ f 2 37

42 U/f sturingskarakteristiek U ~ f2 Vergelijk de grafiek van afb.3.2 met deze van afb. 2.2 en afb. 2.3 in deel 2. Welke verschillen vallen je op? nmlkj Het maximumkoppel is in het gebeid van de lage toerentallen iets groter dan bij de geoptimaliseerde U ~ f karakteristiek. nmlkj de grafieken zijn gelijk. nmlkji Het maximumkoppel is in het gebeid van de lage toerentallen iets kleiner dan bij de geoptimaliseerde U ~ f karakteristiek. Voor welke toepassingen van productiemachines is dit gunstig? gfedcb pompen gfedcb bewikkelingsmachine gfedc hefwerktuig gfedcb ventilator Motiveer jouw keuze! nmlkji De gekozene arbeidsmachines komen overeen met de betreffende grafiek, vb. bij kleine toerentallen is een klein machinekoppel vereist nmlkj De gekozene arbeidsmachines komen overeen met de betreffende grafiek, vb het maximum koppel is enkel vereist bij nominale snelheid. 38

43 U/f sturingskarakteristiek U ~ f2 Wat bewerkstelligt een kleine daling van de motorspanning bij lage toerentallen? nmlkj Een kleine daling van de motorspanning bij lage toerentallen verlaagt het geleverd mechanisch vermogen. Om dit te compenseren, zal de stroom dienen verhoogd te worden, wat de efficiëntie van de machine vermindert. nmlkji Door een kleine daling van de motorspanning bij lage toerentallen vergroot de efficiëntie van de machine. 39

44 40 Industriele aandrijving met Frequentieomvormer U/f sturingskarakteristiek U ~ f2

45 Vectorregeling Doelstelling De leerling kan: Vectorregeling De parameters van de frequentieomvormer instellen voor vectorregeling. De voordelen van het gebruik van vectorregeling herkennen. Opgaven Ingave van de motorgegevens Starten van de motorindentificatie Registratie koppel-/ toerental- karakteristiek 41

46 42 Industriele aandrijving met Frequentieomvormer Vectorregeling

47 Vectorregeling Ingave van de motordata Om de frequentieomvormer in de vectorregeling te gebruiken, dienen alle motorparameters gekend te zijn (of gespecifieerd). Vertrekkende van deze parameters berekent de frequentieomvormer een mathematisch model, die een optimale sturing van de asynchrone machine mogelijk maakt. Geef zoals beschreven in Hfdst. 7.5 van de bedieningshandleiding, de motorparameters C0087- C0091 in via het klavier. C0087 nominale motorsnelheid 1360min -1 C0088 nominale motorstroom 1,8_A C0089 nominale motorfrequentie 50 Hz C0090 nominale motorspanning 230_V C0091 cos φ nominaal van de motor 0,8_ 43

48 44 Industriele aandrijving met Frequentieomvormer Vectorregeling

49 Vectorregeling Starten met de motoridentificatie Voer zoals beschreven in Hfdst. 7.5 van de bedieninsgshandleiding van de frequentieomvormer de indentificatie van de overige parameters in. Lees de waarden af bepaald door de frequentieomvormer en vul de waarden in zoals hieronder beschreven. C0084 motor-stator weerstand 14,66Ω C0092 motor-stator inductiviteit471_mh Alle motordata zijn nu geïdentificeerd. De frequentieomvormer is nu in staat in de vectorregelingsstand te werken. Stel de vectorregeling operatiemode in op de frequentieomvormer: C0014 parameter 4. 45

50 46 Industriele aandrijving met Frequentieomvormer Vectorregeling

51 Vectorregeling Registratie van koppel-/toerental- karakteristiek Registreer met behulp van de rem en de ActiveASMA software, de koppel-/toerental karakteristiek voor de uitgangsfrequenties 10, 30, 50 en 70 Hz. Druk alle karakteristieken uit op één grafiek. Gebruik de toerental-gestuurde werking en rem de machine van zijn nullasttoerental tot stilstand van de machine. Bij gebruik van de uitgangsfrequentie is de rem niet "gesynchroniseerd". Afb. 4.1 Koppel-/toerental-karakteristiek bij 10, 30, 50 en 70 Hz (Vectorregeling). 47

52 Vectorregeling Vergelijk de koppel-/toerental-karakteristiek met de vectorregeling in gebruik met deze waarbij U/f in gebruik is. Welk onderscheid stel je vast? nmlkj Geen enkele. nmlkj De vectorregeling verwezenlijkt enkel een groot koppel bij hoge toerentallen. Daardoor reageert de machine dynamischer. nmlkji De vectorregeling verwezenlijkt ook een groot koppel bij lage toerentallen. Daardoor reageert de machine dynamischer. Welke eigenschappen vallen je op bij de vectorregeling? gfedc Het instellen van de parameters is ingewikkeld en tijdrovend. gfedcb Kwalitatief beschouwd, geeft het de beste karakteristiek voor de meeste toepassingen, in het bijzonder bij kleine toerentallen. gfedc Algemeen is de efficiëntie minder goed als de werking bij de U/f instelling. gfedcb Het instellen van de parameters van de aandrijving is eenvoudig. 48

53 Thermische controle van de motor Doelstelling De leerling kan: Motor thermisch controleren De thermische motorcontrole kunnen toepassen, om o.a. in extreme belastingsgevallen de motor te beschermen. Verschillende methodes van bescherming kunnen toepassen. Opgaven I 2 t controle toepassen PTC motor controle toepassen 49

54 50 Industriele aandrijving met Frequentieomvormer Thermische controle van de motor

55 Thermische controle van de motor I 2 t Überwachung anwenden Met de I2t controle kunnen luchtgekoelde draaistroommotoren zonder tussenkomst van sensors thermisch beschermd worden; een temperatuursensor is dus niet noodzakelijk. Alhoewel wordt bij deze functie toch geen volledige bescherming geboden. Breng volgende waarden in. maximum stroom van de frequentieomvormer (toepassingsfrequentie 16 khz) maximum stroom van de frequentieomvormer (bij 150% overlast) I max -grens motor toepassing (150) I max -grens generator toepassing (150) 2,6_A 3,9_A 150_% 150_% Bereken de waarde voor de I 2 t controle (C0120) en breng deze waarde in. De motor mag niet overbelast worden. (gebruik hierbij de beschrijving van hoofdstuk van de bedieningshandleiding van de frequentieomvormer) C0120= 69 % 51

56 Thermische controle van de motor Overbelast de motor kortstondig en kijk na of de frequentieomvormer uitschakelt. Het temperatuurcontact dient met de rem verbonden te zijn, om beschadiging van de motor te voorkomen. Wat stel je vast? nmlkj De motor wordt na korte tijd uitgeschakeld en de frequentieomvormer geeft de foutmelding OC5 tengevolge van de I2t-controle. nmlkji De motor wordt na korte tijd uitgeschakeld en de frequentieomvormer geeft de foutmelding OC6 tengevolge van de I2t-controle. Wat zijn de nadelen van deze methode als thermische controle? gfedcb Doordat de temperatuur van de motor bij het inschakelen niet gecontroleeerd wordt, kan oververhitting toch optreden bij deze I 2 t-controle, met gevaar van overbelasting van de motor en tengevolge daarvan eventuele schade. gfedc De I 2 t-controle is een eenvoudige en kostengunstige manier om de motor te beschermen zonder toevoegen van extra sensoren. gfedcb De I 2 t-controle verzekert geen volledige bescherming. 52

57 Thermische controle van de motor PTC Motorcontrole Desactiveer de I 2 t-controle door de waarde van C0120 op "0" te plaatsen. Activeer de PTC-ingang zoals beschreven in Hfdst van het bedieningshandboek. Kies hiervoor de volgende instellingen: "Zet PTC ingang actief" " Zet TRIP " en "Zet aardingsfoutdetectie niet actief" Welke waarde moet voor C0119 ingebracht worden? C0119= 4 Overbrug de PTC ingang en start de motor. Welke foutmelding verschijnt er wanneer de brug wordt verwijderd en wat gebeurt er met de motor? nmlkj De motor draait plots langzamer terwijl de frequentieomvormer de foutmelding OH3 geeft. nmlkj De motor stopt (komt tot stilstand). nmlkji De motor stopt (komt tot stilstand) en de frequentieomvormer geeft foutmelding OH3. Hoe kan de motor terug gestart worden (reset van de TRIP)? nmlkj Uiterst voorzichtig en enkel bij uit- en terug inschakelen van de frequentieomvormer. nmlkji De fout kan worden verwijderd door inactivatie van de verbindingslijn en heractivatie ervan. 53

58 Thermische controle van de motor gebruik nu de volgende instellingen: "PTC Ingang actief" "Opgelet ingesteld" en "Aardingsfoutdetectie niet actief" Welke waarde moet ingevoerd worden voor C0119? C0119= 5 Overbrug de ingang en start de motor. Welke foutmelding verschijnt er wanneer de brug onderbroken wordt en wat gebeurt er met de motor? Voor welke toepassing kan deze waarschuwing gebruikt worden? gfedc De verschijnende foutmelding kan niet verder gebruikt worden in de praktijk, het dient enkel als een verwittiging. gfedcb De motor draait gewoon verder en de frequentieomvormer vermeldt fout OH51. gfedc De motor staat stil en de frequentieomvormer vermeldt fout OH3. gfedcb De foutmelding OH51 kan aan een volgend supplementair controlesysteem doorgegeven worden en via verdere gegevensverwerking wordt de aandrijving in een beter gepositioneerde stand gestuurd (vb voor hijstoestellen). Desaktiveer de PTC controle door de waarde C0119 op "0" in te stellen. 54

59 Dynamische gegevens Doelstelling de leerling kan: Dynamisch gedrag Het dynamisch resultaat bestuderen van de aandrijving en nodige overeenstemmende parameters instellen. Opgaven Onderzoek de stijging (aanloop of "ramp-up") en daling (uitloop of "rampdown") van de helling (slope) Instellen van de parameters van de S-helling Weerstandsremmen bij lasten met een groot traagheidsmoment (grote inertie). 55

60 56 Industriele aandrijving met Frequentieomvormer Dynamische gegevens

61 Dynamische gegevens Analyse van de aanloop- en uitloopcurve Verander de draairichting door gebruik te maken van de rem en de software DynAMA. Voer de meting uit voor de frequenties 50 en 25 Hz engeef beide meetgegevens terug in één grafiek (assenstelsel). Pas als last de bewikkelingsmachine toe (kalendreren) Stel de tijd in op 10 s voor "Online-meting". Neem de volgende instellingen voor de trigger:: Triggervariabele: toerental (0 tr/min) hoek: negative hoek Pre-Trigger: 50% Afb. 6.1 Koppel-/toerental-karakteristiek voor aanloop- en uitlooptijden. 57

62 Dynamische gegevens Vergelijk beide metingen en leid hieruit de invloed van codes C0012 und C0013 af. Gebruik hierbij ook de instructies van de handleiding (Hfdst. 7.3), om het resultaat te verklaren. nmlkji Het huidig toerental heeft geen invloed op de helling van de aanloop- en uitloopcurve. De helling van de curve wordt ingesteld door de codes C0012 und C0013 (tijden voor aanloop en uitloop) en de codeinstelling C0011 van het maximale toerental. De gelijke helling van de diverse toerentallen garandeert dat het dynamisch resultaat uniform is voor alle toerentallen. nmlkj Het huidig toerental beinvloedt de helling van de aanloop- en uitloopcurve. De helling van de curve wordt ingesteld door de codes C0012 und C0013 (tijden voor aanloop en uitloop). De gelijke helling van de diverse toerentallen garandeert dat het dynamisch resultaat uniform is voor alle toerentallen. 58

63 Dynamische gegevens Instellen van de S-curve Stel C0182 (integratietijd S-curve) in op de waarde 2 s. Verander de draairichting met behulp van de rem en de software DynAMA. Voer de metingen uit voor de frequenties 50 en 25 Hz en druk beide resultaten van de metingen af op hetzelfde diagram (assenstelsel). Stel als last de bewikkelingsmachine in (kalandreren). De tijdsinstelling wordt geplaatst op 10 s "online-meting". gebruik de volgende instelling voor de trigger: Triggervariabele: toerental (0 tr/min) Hellingshoek: negatieve hoek Pre-Trigger: 50% Afb. 6.2 Koppel-/ toerental- grafiek voor aanloop- en uitlooptijden van de S-curves 59

64 Dynamische gegevens Vergelijk het verloop van helling in dit hoofdstuk met deze van Afb. 6.1 en verklaar de verschillen. Welke zijn de voordelen van de S-curve? nmlkj In tegenstelling met lineaire curves zijn S-curves afgerond. S-curven maken daardoor een gunstiger afremming en een snellere aanzet mogelijk. nmlkj Geen enkele. nmlkji In tegenstelling met lineaire curves zijn S-curves afgerond. S-curven maken daardoor een geleidelijke remming en aanzet mogelijk. 60

65 Dynamische gegevens Weerstandsremmen bij lasten met grote traagheidsmomenten (inertie) Bij lasten met grote traagheidsmomenten (inertie) zou bij het remmen elektrische energie aan het net dienen teruggeleverd worden ofwel met tussenkomst van een remweerstand omgezet worden in warmte-energie. Bij aandrijvingen met klein vermogen is het gebruik van een remweerstand het meest economische alternatief. De invloed van de remweerstand kan het best aangetoond worden met een vliegwiel (met een ingestelde massa) als last. Keer de draaizin van de aandrijving om met behulp van de weerstand en de software DynAMA. Voer de meting uit voor een fre quentie van 50 Hz. Stel het verloop van de aflooptijd (vertraging) in op 5 s met parametercode (C0013). Stel het vliegwel (inertie) in als last. Verhoog het traagheidsmoment (inertie) met 5%. Meet de overeenkomstige spanning en remweerstand (remweerstand gezien als belastingskoppel). Stel de tijd in op 10 s "online-meting". Voer volgende instellingen in voor de Trigger: Triggervariabele: Toerental (0 tr/min) Hellingshoek: negative hellingshoek Pre-Trigger: 50% 61

66 Dynamische gegevens Afb. 6.3 Toerental en draaimoment voor aanloop- en uitloop-tijd van 5 s; traagheidsmassa (vliegwiel) Herhaal de meting voor een vertragingstijd van 20 s Afb. 6.4 Toerental en draaimoment voor aanloop- en uitloop-tijdvan 20s; traagheidsmassa (vliegwiel) 62

67 Dynamische gegevens Welke invloed heeft de vertragingstijd (ramp time) op de spanning en de remweerstand? nmlkji Hoe groter de vertragingstijd, hoe kleiner de spanning is bij de remweerstand. Daar het vermogen evenredig is met het kwadraat van de spanning, zal het remvermogen en de vermogenspiek groter dienen te zijn naargelang de vertragingstijd (ramp time) kleiner is. nmlkj Hoe groter de vertragingstijd, hoe kleiner de spanning is bij de remweerstand. Daar het vermogen evenredig is met het kwadraat van de spanning, zal het remvermogen en de vermogenspiek groter dienen te zijn naargelang de vertragingstijd (ramptime) groter is. 63

68 64 Industriele aandrijving met Frequentieomvormer Dynamische gegevens

69 Copyright Hartelijk gefeliciteerd! Je komt nu aan de laatste bladzijde van de cursus. Je hebt de cursus "Industriële aandrijving met frequentieomvormer" beëindigd. Copyright LUCAS-NÜLLE GmbH. Deze cursus "Industriële aandrijving met frequentieomvormer" is beschermd tegen copiëren. Alle rechten daartoe zijn voorbehouden. Elke reproductie, in schriftelijke vorm, van dit document of een deel ervan mag onder geen beding zonder schriftelijke toestemming van LUCAS-NÜLLE GmbH gebruikt worden. Dit in welke vorm van fotokopie, microfilm of welke andere methodes ook van omzetting in machinetaal, in het bijzonder dataverwerkingssystemen, blijft de reproductie strikt verboden zonder enige schriftelijke toestemming van Lücas-Nuelle. De beschreven software wordt geleverd op basis van een algemene licentie of in de vorm van één enkele licentie. Het gebruik of reproductie van de software is enkel toegestaan in strikte overeenkomst volgens de contractuele termen hierbij vermeld. Indien wijzigingen worden uitgevoerd op een manier niet overeenkomstig de toestemming van LUCAS-NÜLLE GmbH, zal elke productgebonden of producentgebonden klacht niet meer in aanmerking komen betreffende de garantie. 65

70

71

72 16 Lucas-Nülle Lehr- und Meßgeräte GmbH Siemensstraße 2 D Kerpen-Sindorf Telefon Fax