LZS120/200. Technische Beschreibung. Parker Hannifin GmbH Electromechanical Automation Europe (EME) Robert-Bosch-Straße 22 D Offenburg Germany

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1 Technische Beschreibung LASTZUSCHALTUNG LZS120/200 Parker Hannifin GmbH Electromechanical Automation Europe (EME) Robert-Bosch-Straße 22 D Offenburg Germany DD_TB_LZS120_200_N1 Ausgabe: Juni 2004

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3 Inhaltsverzeichnis 1 Technische Beschreibung Allgemeines Funktionsweise Ermittlung der Bremsleistung Technische Daten Anschluß der Ballastschaltung Steckerbelegung Draufsicht LZS120/ Seite 3 DD_TB_LZS120_200_N1 Ausgabe: Juni 2004

4 1 Technische Beschreibung 1.1 Allgemeines Die in Motor und Last gespeicherte Bewegungsenergie wird beim Abbremsen durch den oder die Verstärker in das Netzteil zurückgespeist. Die Energieaufnahme der Siebkondensatoren reicht für diese Energie bei großem Trägheitsmoment jedoch nicht aus und eine Rückspeisung der Energie in das Netz ist bei einer ungesteuerten Gleichrichterbrücke nicht möglich. Durch das Ansteigen der Zwischenkreisspannung über einen festgesetzten Wert wird die Endstufe freigeschaltet und dies durch Aufleuchten der roten Störungs-Led angezeigt. Ist dies der Fall, muß eine Ballastschaltung (des öfteren auch Brems-Chopper genannt) angeschlossen werden. Bei der LZS120/200 handelt es sich um eine Einschubkarte im doppelten Europakartenformat (233,4 x 160 mm 2 ). Sie beinhaltet auch eine Frontplatte mit einer Breite von 10TE. Der Ballastwiderstand kann entweder an der rückseitigen15-pol. Steckerleiste, oder an der Power- Sub-D-Leiste in der Frontplatte angeschlossen werden. 1.2 Funktionsweise Die Ballastschaltung LZS120/200 besteht im wesentlichen aus einem Komparator, einem Leistungs-Schalter (2 parallel geschaltete Mosfet s) und zusätzlichen Stützkondensatoren. Die Stützkondensatoren dienen in der Hauptsache dazu, die Zwischenkreisspannung der Ballastschaltung niederimpedant zur Verfügung zu stellen. Als Sekundäreffekt erhöht man durch die Kondensatoren die Zwischenkreiskapazität, dadurch ist eine größere Energiespeicherung möglich. Überschreitet die Zwischenkreisspannung durch Motorrückspeisung (Generatorbetrieb) die Ballastschwellen-Spannung, so steuert der Komparator über einen Mosfet-Treiber die Leistungs-Schalttransistoren an. Dieser legt dann den oder die externen Leistungswiderstände solange parallel zur Zwischenkreisspannung, bis diese wieder einen bestimmten Wert unterschritten hat. Das Aktivieren der Leistungsschalter wird durch Aufleuchten von LED1 (gelb) angezeigt. Eine Besonderheit ist die elektronische Leistungsbegrenzung durch eine sogenannte weiche Ballastschwelle. Sie schützt die Leistungswiderstände vor Überlastung, indem sie bei Erreichen der maximalen Dauerleistung die Ballastschwelle so lange nach oben verschiebt, bis der oder die Verstärker durch Überspannung auf Störung gehen. Wird festgestellt, daß die Leistung der Ballastschaltung nicht ausreicht, kann eine weitere (oder mehrere) Ballastkarte(n) zur ersten parallel geschaltet werden. Durch die zuvor beschriebene weiche Schwelle passen sich die Karten einander an. Die Schutzfunktion elektronische Leistungsbegrenzung funktioniert nur bei einer Spannungsüberhöhung durch Motorrückspeisung. Eine längere Überhöhung der Betriebsspannung durch die Stromversorgung kann jedoch zur Überhitzung der Ballastkarte, zumindest aber des externen Ballastwiderstandes führen (Brandgefahr). DD_TB_LZS120_200_N1 Ausgabe: Juni 2004 Seite 4

5 Desweiteren besitzt die Karte eine Kurzschluß- bzw. Überstromerkennung. Sie schaltet die Leistungsschalter ab, falls der externe Leistungswiderstand zu niederohmig oder kurzgeschlossen ist. Dieser Fehlerfall wird durch Aufleuchten von LED2 (rot) angezeigt. In diesem Fall kann die Ballastschaltung keine Energie mehr in Wärme umwandeln, so daß die am Zwischenkreis angeschlossenen Verstärker ebenfalls auf Störung gehen. Ein Rücksetzen der Störung ist nur durch Ausschalten und erneutes Wiedereinschalten der Versorgungsspannung (Zwischenkreis-spannung) möglich. 1.3 Ermittlung der Bremsleistung Zur Ermittlung der Bremsleistung ist in grober Näherung folgende Formel zu verwenden: mit: P = Leistung in [W] J = Massenträgheitsmoment in [kg m²] n= Drehzahl in [U/min.] T= Periodendauer in [sec.] 0, 0055 J n² P = T (Zeit vom Beginn eines Bremsvorgangs bis zum Beginn des nächsten Bremsvorgangs) 1.4 Technische Daten TYP Einschaltschwelle Ausschaltschwelle minimaler Ballastwiderstand Überstromschwelle min max. Impulsleistung max. Dauerleistung LZS120/ V 172V 6,8Ohm 45A 4,5kW 0,2kW Seite 5 DD_TB_LZS120_200_N1 Ausgabe: Juni 2004

6 2 Anschluß der Ballastschaltung Die Ballastschaltung enthält spannungsführende, berührbare Teile mit bis zu 350V. Für ausreichenden Berührungsschutz muß durch geeigneten Einbau gesorgt werden. Die Ballastschaltung wird einfach parallel zur Zwischenkreisspannung des oder der Verstärker angeschlossen. Zur Verbindung mit der Zwischenkreisspannung und mit dem externen Ballastwiderstand sollte ein Leitungsquerschnitt von min. 2,5mm 2 verwendet werden. Es ist darauf zu achten, daß pro Anschluß immer 2 Leistungskontakte des 15-poligen Steckers verwendet werden. 2.1 Steckerbelegung Stecker X1: 15-polige Steckerleiste, Bauform H, DIN PIN 4z 6d 8z 10d 12z 14d 16z 18d 20z 22d 24z 26d 28z 30d 32z Beschreibung RB- (geschalteter Anschluß des Ballastwiderstandes) RB- (geschalteter Anschluß des Ballastwiderstandes) +UB (positiver Anschluß des Gleichstromzwischenkreises) +UB (positiver Anschluß des Gleichstromzwischenkreises) Power GND (negativer Anschluß des Gleichstromzwischenkreises) Power GND (negativer Anschluß des Gleichstromzwischenkreises) Power GND (negativer Anschluß des Gleichstromzwischenkreises) RB+ (Positiver Anschluß des Ballastwiderstandes, über F1 mit +UB verbunden) RB+ (Positiver Anschluß des Ballastwiderstandes, über F1 mit +UB verbunden) Es sind für die Anschlüsse +UB, Power GND, RB+ und RB- 2 Kontakte parallel anzuschließen. Stecker X3: 3-poliger Power D-SUB Stecker (2 Pole bestückt) PIN Beschreibung 1 RB+ (Positiver Anschluß des Ballastwiderstandes, über F1 mit +UB verbunden) 2 Nicht bestückt 3 RB- (geschalteter Anschluß des Ballastwiderstandes) DD_TB_LZS120_200_N1 Ausgabe: Juni 2004 Seite 6

7 3 Anzeigen und Messpunkte 3.1 Anzeigen LED Funktion Beschreibung H1 (Grün) Ready zeigt die Betriebsbereitschaft der Schaltung an H2 (Rot) Fault leuchtet bei Überlast: Ballastwiderstand kurzgeschlossen oder zu niederohmig H3 (Gelb) Active Lastzuschaltung aktiv da Auslöseschwelle erreicht, d.h. Bremsenergie wird in Wärme umgewandelt. 3.2 Messpunkte Die Messpunkte sind frontseitig mittels des Steckers X2 realisiert Pin Bezeichnung Beschreibung 1 RB+ / U ZK Hier kann die Zwischenkreisspannung nachgemessen werden, welche auch am positiven Anschluß vom Ballastwiderstand liegt. Die Spannung ist auf 1/10 der echten Zwischenkreisspannung heruntergeteilt und kurzschlußfest. 2 RB- Spannung am negativen Anschluss des Ballastwiderstandes, und damit das Choppersignal der Leistungsschalter. Diese Spannung ist ebenfalls auf 10% des Originalsignals abgeschwächt 3 Fault Voltage Im Fehlerfall (Fault, rote LED leuchtet) ist hier eine Spannung von V zu messen. Im Normalbetrieb liegt eine Spannung von < 1V an. 4 GND Bezugspunkt für die Messpunkte Seite 7 DD_TB_LZS120_200_N1 Ausgabe: Juni 2004

8 4 Anhang 4.1 Frontansicht LZS120/200 LZS READY FAULT ACTIVE RB+ / UZK RB- FAULT VOLTAGE GND X3 RL DD_TB_LZS120_200_N1 Ausgabe: Juni 2004 Seite 8