02.01 Einspeisemodule. Zwischenkreisoptionen..1 Kondensatormodul mit 4,1 mf oder 20 mf Beschreibung Die Kondensatormodule dienen zur Erhöhung der Zwischenkreiskapazität. Es kann damit zum einen ein kurzzeitiger Netzausfall überbrückt werden und zum anderen ist eine Zwischenspeicherung der Bremsenergie möglich. Die Module unterscheiden sich wie folgt: Modul mit 4,1 mf > dient als dynamischer Energiespeicher Modul mit 20 mf > dient zur Überbrückung von Netzausfällen Die Kondensatormodule haben eine Betriebsbereitanzeige, welche ab einer Zwischenkreisspannung von etwa 300 V leuchtet. Damit kann auch ein interner Sicherungsfall erkannt werden. Eine sichere Überwachung des Ladezustandes ist damit nicht gewährleistet. Das Modul mit 4,1 mf ist ohne Vorladeschaltung ausgeführt und kann, da direkt am Zwischenkreis angeschlossen, dynamische Energie aufnehmen und somit als dynamischer Energiespeicher arbeiten. Bei diesen Modulen sind die Ladegrenzen der Netzmodule zu beachten. Die Vorladung beim Modul mit 20 mf erfolgt über einen internen Vorladewiderstand, um den Ladestrom zu begrenzen und das Modul von der zentralen Vorladung abzukoppeln. Bei diesem Modul kann dynamisch keine Energie aufgenommen werden, da der Vorladewiderstand den Ladestrom begrenzt. Bei Netzausfall koppelt eine Diode diese Kondensatorbatterie an den Zwischenkreis des Systems an und stützt diesen. Hinweis Die Kondensatormodule dürfen nur in Verbindung mit den Netzeinspeisungen von SIMODRIVE 11 verwendet werden. Die Module sind für interne und externe Entwärmung geeignet. SIMODRIVE 11 Projektierungsanleitung (PJ) Ausgabe 04.2001 (vorab 21.03.2001) -189
Einspeisemodule. Zwischenkreisoptionen 02.01 LED READY Betriebsanzeige leuchtet ab U ZK > 300 V Bild -9 Gerätebus (Gerätebuskabel im Lieferumfang enthalten) U ZK P00 M00 Kondensatormodule PE Kondensatormodul Breite = 100 mm oder Breite = 300 mm -190 SIMODRIVE 11 Projektierungsanleitung (PJ) Ausgabe 04.2001 (vorab 21.03.2001)
02.01 Einspeisemodule. Zwischenkreisoptionen Technische Daten Tabelle -9 Technische Daten der Kondensatormodule Bezeichnung Modul 4,1 mf 20 mf Bestellnummer SN1 112 1AB00 0BA0 SN1 112 1AB00 0CA0 Spannungsbereich U DC 350 bis 750 V Beispiele zur Berechnung Speichervermögen w = 1/2 x C x U 2 Temperaturbereich U DC stationär (Beispiele) 00 V > 738 Ws 80 V > 948 Ws 0 C bis +55 C Gewicht ca. 7,5 kg ca. 21,5 kg Abmessungen B x H x T 100 x 480 x 211 [mm] U DC stationär (Beispiele) 00 V > 3 215 Ws 80 V > 4 129 Ws Hinweis: Aufgrund des internen Vorladewiderstandes beträgt die Spannung an den Kondensatoren nur etwa 0,94 x U DC. B x H x T 300 x 480 x 211 [mm] Das Speichervermögen im dynamischen Betrieb und beim generatorischen Bremsen berechnet sich wie folgt: Formel: w = x C x (U 2 ZKmax U 2 ZKn) Annahmen für das Beispiel: Kapazität der Kondensatorbatterie C = 4,1 mf Zwischenkreisspannung Nennwert U ZKn = 00 V Zwischenkreisspannung maximal U ZKmax = 95 V > w = x 4,1 x 10 3 F x ((95 V) 2 (00 V) 2 ) = 252 Ws Für das Speichervermögen der Kondensatorbatterie bei Netzausfall gilt: Formel: w = x C x (U 2 ZKn U 2 ZKmin) Annahmen für das Beispiel: Kapazität der Kondensatorbatterie C = 20 mf Zwischenkreisspannung Nennwert U ZKn = 00 V Zwischenkreisspannung minimal U ZKmin = 350 V > w = x 20 x 10 3 F x ((57 V) 2 (350 V) 2 ) = 1990 Ws Bei einer Zwischenkreisspannung von 80 V erhöht sich das Speichervermögen auf 2904 Ws. Achtung U ZKmin muß 350 V sein. Bei Spannungen unter 350 V schaltet das Schaltnetzteil für die Elektronik ab. SIMODRIVE 11 Projektierungsanleitung (PJ) Ausgabe 04.2001 (vorab 21.03.2001) -191
Einspeisemodule. Zwischenkreisoptionen 02.01 Die mögliche Überbrückungszeit t Ü berechnet sich mit der abgegebenen Zwischenkreisleistung P ZK dann wie folgt: t Ü = w / P ZK Dynamische Energie Die Zwischenkreiskondensatoren sind als Batterie anzusehen. Durch das Kondensatormodul wird die Kapazität und das Speichervermögen vergrößert. Für die Beurteilung der erforderlichen Kapazität für eine besondere Anforderung in einer bestimmten Anwendung ist die Energiebilanz zu ermitteln. Die Energiebilanz ist von folgendem abhängig: allen bewegten Massen und Trägheitsmomenten Geschwindigkeit, Drehzahl (bzw. deren Änderung, Beschleunigung, Verzögerung) Wirkungsgrade: Mechanik, Getriebe, Motor, Wechselrichter (treiben/bremsen) Zeitdauer der Pufferung, Überbrückung Zwischenkreisspannung und der zulässigen Änderung, Ausgangswert oberer/unterer Grenzwert. In der Praxis liegen oft keine genaue Daten der Mechanik vor. Werden die Daten der Mechanik durch überschlägige Berechnungen oder geschätzte Werte ermittelt, kann die ausreichende Kapazität der Zwischenkreiskondensatoren nur durch Tests bei der Inbetriebnahme ermittelt werden. Die Energie für dynamische Vorgänge ergibt sich wie folgt: Für den Brems oder Beschleunigungsvorgang innerhalb der Zeit t V eines Antriebs von einer Drehzahl/Geschwindigkeit auf eine andere gilt: w = x P x t V für rotatorische Antriebe mit M Mot x (n Mot max n Mot min ) P = x η G 9 550 für lineare Antriebe mit P= F Mot x (V Mot max V Mot min ) x 10 3 x η G mit η G: Bremsen η G= η M x η WR Beschleunigung η G = 1/(η M x η WR ) w [Ws] Energie P [kw] t V [s] M Mot [Nm] F Mot [N] n Mot max [U/min] Motorleistung Zeit des Vorgangs Max. Motormoment beim Bremsen oder Beschleunigen max. Motorkraft beim Bremsen oder Beschleunigen Maximaldrehzahl beim Beginn oder Ende des Vorgangs -192 SIMODRIVE 11 Projektierungsanleitung (PJ) Ausgabe 04.2001 (vorab 21.03.2001)
02.01 Einspeisemodule. Zwischenkreisoptionen n Mot min [U/min] v Mot max [m/s] v Mot min [m/s] η G η M η WR Maximaldrehzahl bei Beginn oder Ende des Vorgangs Maximalgeschwindigkeit bei Beginn oder Ende des Vorgangs Minimalgeschwindigkeit bei Beginn oder Ende des Vorgangs Wirkungsgrad Gesamt Wirkungsgrad Motor Wirkungsgrad Wechselrichter Hinweise zur Projektierung Bild -10 Das auftretende Moment M und die Kraft F sind von den bewegten Massen, der Last und der Beschleunigung im System abhängig. Liegen keine genauen Daten der vorgenannten Faktoren vor, so werden Ersatzweise meistens Nenndaten verwendet. Das Kondensatormodul sollte vorzugsweise am rechten Ende des Systemverbandes eingebaut werden. Die Anbindung erfolgt über die Zwischenkreisverschienung. E/R LT LT Einbauplatz des Kondensatormoduls 100 Modul mit 20 mf (Breite: 300 mm) Modul mit 4,1 mf (Breite: 100 mm) Abhängig von der verwendeten Netzeinspeisung können mehrere Kondensatormodule parallel geschaltet werden. Bei den Kondensatormodulen mit 4,1 mf darf die Ladegrenze der Netzeinspeisung in Summe nicht überschritten werden. Literatur: NC 0 Kapitel Projektierungshinweise Tabelle -10 Einspeiseeinheit UE 5 kw Maximale Anzahl der Kondensatormodule Anschließbare Kondensatormodule Keine Überwachungsmodul ohne 1 2 UE 10 kw Modul 4,1 mf 1 1 1 E/R 1 kw Modul 20 mf 3 1 0 UE 28 kw Modul 4,1 mf 4 4 4 E/R 3 120 kw Modul 20 mf 3 1 0 SIMODRIVE 11 Projektierungsanleitung (PJ) Ausgabe 04.2001 (vorab 21.03.2001) -193
Einspeisemodule. Zwischenkreisoptionen 02.01 Aufladezeiten Entladezeiten Entladespannung Vor Inbetriebnahme oder Servicearbeiten ist die Spannungsfreiheit des Zwischenkreises zu überprüfen. Tabelle -11 Auf /Entladezeiten, Entladespannung! Kondensatormodul Aufladezeit je Modul 4,1 mf wie bei den Leistungsteilen Entladezeit je Modul auf 10 % der Zwischenkreisspannung bei 750 V DC etwa 24 min 20 mf etwa 2 min etwa 30 min Ist ein Pulswiderstand im System vorhanden, kann zur Verkürzung der Entladezeit nach Öffnen der Klemme 48 eine Zwischenkreisschnellentladung über die Klemmen X221:19 und 50 (brücken) durchgeführt werden. Warnung Die PW Module können nur eine bestimmte Menge Energie in Wärme umwandeln (siehe Tabelle -13) Die zur Umwandlung anstehende Energie ist spannungsabhängig. Vorsicht Um Schäden im Einspeisekreis der NE Module zu vermeiden, ist bei Ansteuerung der Klemme X221 KL19/50 unbedingt sicherzustellen, daß die Klemme 48 des NE Moduls (galvanische Trennung vom Netz) abgewählt ist. Eine Auswertung der Rückmeldekontakte vom Hauptschütz des NE Moduls, ob dieses abgefallen ist, (X11 KL111, KL113, KL213) muß erfolgen. -194 SIMODRIVE 11 Projektierungsanleitung (PJ) Ausgabe 04.2001 (vorab 21.03.2001)