Frequenzumrichter Baureihe FUD Inbetriebnahmeanleitung

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1 Version 1.0 Frequenzumrichter Baureihe FUD Inbetriebnahmeanleitung

2 INHALT 1 SICHERHEITSINFORMATIONEN ALLGEMEINE BESCHREIBUNG TECHNISCHE DATEN MAßBILD, MONTAGE EINSTELLUNG DER UMRICHTER UND INBETRIEBNAHME INTERNER AUFBAU UND ANSCHLUSSBELEGUNG AUSWAHL DER GEWÜNSCHTEN BETRIEBSART EINSTELLUNG DER TRIMMPOTIS IN BETRIEBSART NORMAL- UND 1-PHASEN BETRIEB EINSTELLUNG IN BETRIEBSART HOCHFREQUENZBETRIEB EINSTELLUNG IN BETRIEBSART PUMPENBETRIEB FUNKTION DES SOLLWERTINTEGRATORS NORMAL- ODER HOCHFREQUENZBETRIEB ELEKTRISCHER ANSCHLUSS UND SCHALTBEISPIELE STEUERUNG MIT POTENTIOMETER STEUERUNG MIT EXTERNER SPANNUNG 0 10 V STEUERUNG MIT STROM 4 20 MA BZW MA STEUERUNG MIT 2 TASTEN IN BETRIEBSART MOTORPOTI PHASEN BETRIEB Änderungsindex Index Datum Beschreibung Ersterstellung Seite 2 von 12

3 1 Sicherheitsinformationen Die folgenden Sicherheitsanweisungen müssen in allen Phasen der Inbetriebnahme, des Betriebes sowie bei Service- und Reparaturarbeiten befolgt werden. Nichtbefolgen dieser Anweisungen ist eine missbräuchliche Verwendung des Gerätes. Um einen optimalen Berührungsschutz zu erreichen, muss das Gerät geerdet werden, d.h. die Klemme PE muss mit der Schutzerde des speisenden Netzes verbunden werden. Der Betreiber dieses Gerätes muss Anschluss, Inbetriebnahme und Service von qualifiziertem Personal durchführen lassen. Das Gerät arbeitet mit elektrischen Spannungen die zum Tode führen können. Diese Spannungen sind auch nach Abschalten des Netzes vorhanden. Es muss daher nach Abschalten des Netzes gewartet werden, bis die im Gerät befindlichen Kondensatoren entladen sind (min. 30 Sek. Wartezeit). Dieses Gerät stellt keine elektrische Trennung dar. Es ist verboten, an den Ausgangsleitungen zu arbeiten, wenn das speisende Netz eingeschaltet ist. Ebenso, wenn der angeschlossene Motor spannungsfrei bzw. das Gerät gesperrt ist. Der Betrieb dieses Gerätes ohne mechanischen Schalter und ohne Sicherungen in der Netzzuleitung ist verboten. Dieses Gerät darf nicht verwendet werden, um Sicherheits- oder Not-Funktionen zu realisieren. Eine Fehlfunktion des angeschlossenen Motors bei eingeschalteter Betriebsspannung kann nicht ausgeschlossen werden. Vermeiden Sie jede Berührung mit den Stromkreisen dieses Gerätes. Im Betrieb kann jede Berührung lebensgefährlich sein. Außerdem kann das Gerät bei Berührung der Stromkreise durch statische Entladung Schaden nehmen. Nicht in explosiver Atmosphäre verwenden! Der Betrieb dieses Gerätes in explosiver Atmosphäre (entflammbare Gase, Dämpfe oder Stäube) kann zu deren Entzündung führen und ist daher zu unterlassen. Es ist verboten, das Gerät in feuchter Umgebung zu betreiben bzw. es Regen oder Betauung auszusetzen. Achtung! Bei Verwendung ist unbedingt auf die Einhaltung der gültigen Maschinensicherheitsrichtlinien zu achten! Seite 3 von 12

4 2 Allgemeine Beschreibung Die Umrichter der Typreihe FUD sind dafür vorgesehen, die Drehzahl von 1- und 3-Phasen- Asynchronmotoren stufenlos vom Stillstand bis zu einer einstellbaren Maximaldrehzahl zu steuern. Die Geräte sind so konstruiert, dass sie anstelle des Klemmenkastens direkt auf den zu steuernden Motor montiert werden können. Bei Verwendung entsprechender Dichtungen sind Schutzarten bis zu IP68 möglich. Die direkte Montage auf dem Motor erleichtert die Funkenstörung erheblich, da alle Verbindungsleitungen in einem rundum geschlossenem Metallgehäuse liegen. Zudem ist durch den Entfall des Motorkabels die elektrische Installation wesentlich einfacher. Durch den Wegfall der Kabelkapazitäten ist sowohl die Verlustleistung des Umrichters als auch die Spannungsbeanspruchung des Motors geringer. Die Geräte arbeiten mit einer Taktfrequenz von ca. 10 khz (umschaltbar auf 16 khz). Damit ist es möglich, eine hervorragende Laufruhe und einen ruckfreien Lauf auch bei geringer Drehzahl zu erreichen. Die Geräte sind für 2-Quadranten-Betrieb ausgelegt (Treiben in beide Drehrichtungen). Bremsen ist bis zu jener Leistung möglich, die der Verlustleistung des Motors entspricht. Im Bremsbetrieb wird der Motor übererregt, d.h. die Motorverlustleistung ist im Bremsbetrieb stark erhöht. Mittels DIP-Schalter können die Geräte in verschiedene Betriebsarten geschaltet werden: Im Normalbetrieb reicht der Frequenzbereich bis 150 Hz. Mit dem Trimmpoti Boost kann die Motorspannung im unteren Drehzahlbereich angehoben werden. Dies ergibt bei Frequenz 0 einen Gleichstrom im Motor, der das Abbremsen bis in den Stillstand ermöglicht. Dieser Gleichstrom wird automatisch 4 Sek. nach Erreichen von Frequenz 0 abgeschaltet. Im Pumpenbetrieb ist die Maximalfrequenz auf 55 Hz begrenzt und die Rampe auf 5 Sek. fest eingestellt. Die Trimmpotis Boost und Rampe sind in dieser Betriebsart unwirksam. Im Pumpenbetrieb wird das Frequenz-Spannungs-Verhältnis mit sinkender Frequenz reduziert. Dadurch wird der Antrieb im Teillastbetrieb mit deutlich reduzierter Verlustleistung betrieben. Im Hochfrequenzbetrieb kann die Maximalfrequenz auf Werte bis 600 Hz eingestellt werden. In dieser Betriebsart beträgt die Taktfrequenz generell 16 khz. Mit dem Trimmpoti Boost das erforderliche Spannungs-Frequenz-Verhältnis für den Motor eingestellt. Die Betriebsart 1-phasen Betrieb ermöglicht das Betreiben eines 2-phasen Motors ohne zusätzlichen Kondensator. Die Hauptwicklung und die Hilfswicklung wird direkt am Frequenzumformer angeschlossen. Die Betriebsart Lange Rampe schaltet den Einstellbereich der Rampenzeit von 0,2-15 Sek. auf Sek. Um, bezogen auf einen Frequenzsprung von 150 bzw. 600 Hz. Im Pumpenbetrieb kann die lange Rampe nicht verwendet werden. In der Betriebsart Motorpoti kann die Motordrehzahl mit 2 Tasten eingestellt werden (siehe 5.2 und 7.4). Die Betriebsart 200 Hz lässt den Umrichter automatisch mit einer Rampe von ca. 1 Sek. auf 200 Hz hochlaufen. Alle Trimmpotis und Steuersignale sind dann unwirksam. Die Betriebsartenumschaltung darf nur im spannungslosen Zustand erfolgen. Nach Abschalten der Netzspannung ist mindestens 30 Sek. zu warten, bevor eine Umschaltung oder ein anderer Eingriff erfolgt. Netz -, Motor- und Steueranschlüsse sind mit Steckklemmen ausgeführt. Um die Geräte vor Feuchtigkeit, Staub, Berührung, sowie vor mechanischen Stößen und Vibration zu schützen, ist die Elektronik in einem Alu-Gußgehäuse in eine weiche Kunstharz-Gießmasse eingebettet. Die Steuereingänge der Geräte sind gegen die Netz- und Motorleitungen schutzisoliert (nach VDE 0884). Die Geräte sind gegen direkten Kurz- oder Erdschluss an den Motorleitungen geschützt. Seite 4 von 12

5 Die elektronische Strom- bzw. Leistungsbegrenzung ist so eingestellt, dass im Temperaturbereich von C eine Leistung von ca. 150% der Nennleistung zur Verfügung steht. Die Geräte verfügen über eine thermische Überwachung, die bei Überschreiten einer Betriebstemperatur von ca. 85 C die Funktion sperrt. Diese Sperre muss durch Aus- und Wiedereinschalten der Betriebsspannung quittiert werden. Die Steuerung der Geräte erfolgt mit Analog-Signal V oder mA bzw ma. Die Anpassung der Eingangsschaltung an das entsprechende Steuersignal erfolgt mittels der Steckbrücken B1 und B2 (siehe 5.2). Achtung! Sofern der Umrichter für Steuerung mit V oder Potentiometer geschaltet ist, liefert er mit offenem Sollwerteingang die halbe eingestellte Maximalfrequenz. Ein offener Sollwerteingang ist daher zu vermeiden. Die Freigabeschaltung und die Drehrichtungssteuerung der Geräte erwarten als Freigabesignal einen geschlossenen Kontakt oder +24V DC (SPS). Die Motortemperaturüberwachung ist so ausgelegt, dass Widerstandswerte unter 1040 Ohm als geschlossener, Werte darüber als offener Kontakt ausgewertet werden. Dadurch ist es möglich, einen Kaltleiterfühler bzw. einen Thermistor in diesen Kreis einzuschleifen. Die Geräte liefern eine Betriebsmeldung (Inverter OK) wenn Netzspannung anliegt und keine Störung vorliegt. Die Steueranschlüsse müssen ab einer Länge von 2 m geschirmt geführt werden. Unter dieser Länge ist das Schirmen der Steueranschlüsse nur notwendig, wenn starke Störungen zu erwarten sind. Seite 5 von 12

6 3 Technische Daten FUD 0 FUD 1 Anschlussspannung Umschaltbar auf 230V AC +/- 15% Hz 115V AC Zulässige Belastung ca. 75% der Nennlast Empfohlene Vorsicherung 6,3A T 10A T max. Motorleistung 375 W 750 W Ausgangsspannung 3x230V AC max. Nennausgangsstrom bei 30 C >3 A >5,5 A max. Nennausgangsstrom bei 80 C 3 A 5,5 A Ausgangsfrequenz Normalbetrieb Hz Pumpenbetrieb 0-55 Hz Hochfrequenzbetrieb Hz Taktfrequenz 10 khz, umschaltbar auf 16 khz Abmessungen 150 x 100 x 70 mm Gewicht 0,85 kg 0,88 kg Betriebstemperaturbereich an der Gehäuseaußenseite Steuereingänge digital 0 70 C Freigabe Drehrichtung Kontakt oder Transistor, Belastung 10 V, 2 ma Steuereingänge digital Motortemperaturüberwachung Kontakt oder Thermistor, Schaltpunkt 1040 Ohm Steuereingang analog Sollwert 4 20 ma bzw. 0 20mA 0 10 V bzw. Potentiometer Steuerausgang digital Betriebsmeldung, Frequenzumrichter OK NPN-Open-Collector, Belastung max. 27 V, 100 ma Externer Bremswiderstand - Einstellbare Rampenzeiten Einstellbereich der Minimalfrequenz Normalbetrieb 0,2 15 s sowie s Pumpenbetrieb 0 7 s Hochfrequenzbetrieb 0,2 15 s sowie 1,5 250 s 0 50% der jeweils eingestellten max. Ausgangsfrequenz Seite 6 von 12

7 4 Maßbild, Montage Vorgehensweise 1. Bohren und Fräsen der Unterschale nach den Flanschabmessungen des Motor-Klemmenkastens sowie der Löcher für die Kabeldurchführungen Achtung! Es ist darauf zu achten, dass die Elkos des Umrichters den Motor-Klemmenblock nicht berühren 2. Montage der gebohrten Unterschale auf den Motor 3. Montage der Kabelführungen 4. Einführen, anschließen und verschrauben von Netz- und Steuerkabel 5. Anschluss der Motorleitungen 6. Dichtung auflegen 7. Klemmen auf den Umrichter (Oberschale) stecken 8. Oberschale auf der Unterschale montieren Seite 7 von 12

8 5 Einstellung der Umrichter und Inbetriebnahme Da eine Einstellung des Umrichters im montierten Zustand nicht mehr möglich ist, müssen alle Parameter und Grenzwerte vor der Montage eingestellt werden. Empfohlen wird die Durchführung der Einstellung im Zuge der Eingangskontrolle. Für Serieneinsätze bieten wir eine Parametrierung bei Auslieferung an. 5.1 Interner Aufbau und Anschlussbelegung Die Abbildung zeigt die Werkseinstellung: DIP 1 und 2 ON, B1 und B2 offen Steuereingänge Ausgang Leistungsanschluss 1 10V U Motor 2 Solldrehzahl über Poti V Motor 3 Poti-Masse W Motor 4 0V PE PE 5 OK-Betriebsmeldung N 6 Motortemperatur L1 Anschlussspannung 7 Drehrichtung 8 Freigabe N1 / N2 Durch Verbinden der beiden Steckzungen N1 und N2 mit Blankdraht wird das Gerät auf eine Netzspannung von 115V umgeschaltet. Achtung! Betrieb eines 115V-Gerätes an 230V führt zur Zerstörung! P1 Boost, Spannungsanhebung im unteren Drehzahlbereich siehe Kapitel 5.3 P2 Rampenzeit siehe Kapitel 6.1 P3 Max. Drehzahl P4 Min. Drehzahl Seite 8 von 12

9 5.2 Auswahl der gewünschten Betriebsart Auswahl der gewünschten Betriebsart DIP-Schalter 1 DIP-Schalter 2 Normalbetrieb ON ON Pumpenbetrieb OFF ON Hochfrequenzbetrieb ON OFF 1-Phasenbetrieb OFF OFF Auswahl der Zusatzfunktionen (können kombiniert werden) Motorpotifunktion Taktfrequenz 16kHz Lange Rampe Umrichter nicht selbststartend DIP-Schalter 3 ON DIP-Schalter 4 ON DIP-Schalter 5 ON DIP-Schalter 6 ON Auswahl der Steuermöglichkeiten über Steckbrücken B1 und B2 Steuerung mit Poti bzw. Fremdsollwert 0-10 V B1 und B2 offen Steuerung mit 0-20mA B1 gesteckt, B2 offen Steuerung mit 4-20mA B1 und B2 gesteckt 5.3 Einstellung der Trimmpotis in Betriebsart Normal- und 1-phasen Betrieb Netz, Motor und Steuerkreis anschließen. Netz einschalten, Freigabekontakt schließen. Sollwertpotentiometer in rechten Anschlag drehen. Gewünschte Maximalfrequenz am Trimmpoti P3 einstellen. Sollwertpotentiometer in linken Anschlag drehen. Gewünschte Minimaldrehzahl am Trimmpoti P4 einstellen. Sollwert sprunghaft verändern, Reaktion des Motors beobachten. Rampenzeit am Trimmpot P2 auf gewünschten Wert einstellen. Boost (Spannungsanhebung im unteren Drehzahlbereich) am Trimmpoti P1 einstellen. Einstellung je nach Erfordernis der zu treibenden Maschine. 5.4 Einstellung in Betriebsart Hochfrequenzbetrieb Die Einstellung erfolgt wie unter Punkt 5.3, jedoch wird in dieser Betriebsart das für den jeweiligen Motor nötige Spannungs-Frequenz-Verhältnis an P1 eingestellt. Die Funktion Boost entfällt. 5.5 Einstellung in Betriebsart Pumpenbetrieb Die Einstellung erfolgt wie unter Punkt 5.3, jedoch entfallen die Punkte Sollwert und Boost. Nach diesen Einstellungen kann der Umrichter auf den Motor montiert und in Betrieb genommen werden. Seite 9 von 12

10 6 Funktion des Sollwertintegrators 6.1 Normal- oder Hochfrequenzbetrieb Die Rampenzeit t ist mit Trimpoti P2 einstellbar. Mit DIP-Schalter 5 auf OFF ist der Betrieb von t = 0,1 15 s. Bezogen auf einen Frequenzsprung von 150 Hz im Normalbetrieb und von 600 Hz im Hochfrequenzbetrieb. Mit DIP-Schalter 5 auf ON ist der Bereich von t = 1,5 250 s. Im Pumpenbetrieb (DIP-Schalter 2 ON) ist die Rampenzeit fest auf 7 s für einen Frequenzsprung von 55 Hz eingestellt. Seite 10 von 12

11 7 Elektrischer Anschluss und Schaltbeispiele 7.1 Steuerung mit Potentiometer 7.2 Steuerung mit externer Spannung 0 10 V Freigabe und Drehrichtung mit +24V gesteuert. 7.3 Steuerung mit Strom 4 20 ma bzw ma Seite 11 von 12

12 7.4 Steuerung mit 2 Tasten in Betriebsart Motorpoti phasen Betrieb Seite 12 von 12