15/2
Principes
Moeller HPL0211-2004/2005
Motorstarter en drives
M, I
IA
Mk
MA
Ms
MN MB MM
IN ML 0
Inhoud Deze technische informatie maakt geen aanspraak op volledigheid en is geen vervanging van de basiskennis op het gebied van de elektrotechniek of vakkundige dimensionering van aandrijvingen. Het is veel meer bedoeld als ondersteuning bij het beantwoorden van vaak gestelde vragen op het gebied van een aandrijving: "Wat heb ik nodig, waar moet ik rekening mee houden en welke voorschriften hebben directe invloed op de projectering?“ De hier gegeven minimale eisen kunnen op bepaalde punten worden overruled door plaatselijke voorschriften of door klantspecificaties. Daarom zijn alle specificaties en uitspraken algemeen gehouden en hebben deze vooral betrekking op de apparaten uit deze catalogus voor draaistroommotoren .
nN nS n
De vermogensoverdracht vindt bij een draaistroommotor contactloos plaats van stator op rotor. Het toerental wordt bepaald uit het quotiënt van de actieve frequentie en het aantal poolparen [n ~ f/p].
Draaistroommotoren
MA= MS= MK= MN= nN = nS = MM= MB= ML= IA = IN =
De draaistroommotor is de belangrijkste en wereldwijd meest toegepaste elektromotor. Deze is vanwege zijn robuuste constructie en hoge beschermingsgraad zeer gewaardeerd. De verschillende versies en uitvoeringen zoals bijv. sleepringrotor, synchroonmotor of poolomschakelbare motor worden hier niet behandeld, maar de principiële specificaties van bijvoorbeeld de draaistroomasynchroonmotor worden weergegeven.
Het verloop van de karakteristiek wordt gevormd door de drie grootheden aanloopmoment, zadelmoment en kantelmoment. De invloed van deze grootheden en het verloop van de karakteristiek hangt af van de betreffende motor. Bij bedrijf met netfrequentie wordt bij het nom. moment (MN) het nom. toerental (nN) van de machine gerealiseerd. De voor dit arbeidspunt geldende elektrische en mechanische nominale waarden worden op de typeplaat van de motor vastgelegd.
Vakcatalogus Explosieveilige hoog- en laagspannings-draaistroom-motoren, Moeller FK0207+0051-1032D
aanloopmoment zadelmoment kantelmoment nom. moment nom. toerental synchrone toerental motormoment (op de as aangegeven) = MB + ML versnellingsmoment lastmoment aanloopstroom bij direct inschakelen nominale gelijkstroom conform typeplaat
230 S1
4.0 / 2.3 A cos ϕ 0.67 50 Hz
/ 400 V 0,75 kW 1410 rpm
Voorbeeld: typeplaat Met de nominale waarden op de typeplaat kunnen alle nominale grootheden van de motor worden berekend a blz. 15/16: P2 =
Mxn 9550
h=
P2 P1
P1 = U x I x 3 x y Aanwijzing: In de bedrijfsschakeling (bijv. ster) moet de nom. spanning van de motor (400 V) overeenkomen met de voedende netspanning (3 AC 400 V). Voor het continu bedrijf staat het volle draaimoment bij zelfkoelende motoren pas vanaf ca. 20 Hz ter beschikking (afhankelijk van de uitvoering van de motor). Aanvullende literatuur: Leistungselektronik, Ein Leitfaden für Einsteiger, Moeller TB 82-005
Principes
15/3
Schakelen
Frequent en geluidloos schakelen
Soft starten
Toerental regelen
Energie verdelen
Beveiligen
Kortsluitoverbelasting
Kortsluitoverbelasting halfgeleider
Kortsluitoverbelasting halfgeleider
Kortsluiting halfgeleider
Schakelen
elektromechanisch
elektronisch
elektromechanisch
elektromechanisch
elektronische starter
Frequentieomvormer motorbeveiliging
Besturen Regelen
M
M
3~
M
3~
3~
Over de motor Met de uitvinding van de draaistroommotor – in 1888 door de Russische elektroingenieur Michail O. Doliwo-Dobrowolsky – en de invoering van het wisselspanningsnet (1892) heeft de techniek "één aandrijfeenheid voor één machine" doorgezet. Dit aandrijfconcept kan vandaag de dag als standaard worden beschouwd; onafhankelijk of de aandrijvende motor alleen wordt gestart of traploos in toerental wordt geregeld. De wens naar oplossingen voor een tevredenstellend startgedrag en betrouwbare motorbeveiliging ontstond automatisch met de verbreiding van de draaistroommotor. Moeller voldoet als meer dan 100 jaar aan deze eisen met componenten voor schakelen, beveiligen, sturen en regelen van motoren. Een compleet kernassortiment, van de klassieke elektromechanische schakelaar tot aan innovatieve regelapparaten maakt individuele en economische oplossingen mogelijk in machines en installaties. Verschillende toepassingsgebieden stellen verschillende eisen aan de elektrische aandrijving en vragen om een functioneel ingedeeld aanbod. Een oplossing, die voor alle applicaties geschikt is, kan prijstechnisch op de markt niet overleven. Een overzicht van de verschillende elektrische startprocedures van de draaistroommotor is op de volgende pagina gegeven. Het gedrag van de verschillende startoplossingen geeft een idee van de vereenvoudigde stroom- en draaimomentkarakteristieken.
M 3~
Motorstarter en drives
Moeller HPL0211-2004/2005
15/4
Principes
Motorstarter en drives
Moeller HPL0211-2004/2005
Magneetschakelaars DILM tot 450 kW (400 V)
Halfgeleiderschakelaar DS4-340 tot 11 kW (400 V)
Sterdriehoek-motorstarter SDAINL tot 110 kW (400 V) gereed voor aansluiting
Direct starten
Motorstart in sterdriehoek
In het eenvoudigste geval en vooral bij vermogens tot ca. 5,5 kW, wordt de draaistroommotor direct op de netspanning aangesloten. Dit wordt in de meeste toepassingen met een elektromagnetische schakelaar uitgevoerd. In deze bedrijfsstand, op het net met vaste spanning en frequentie, ligt het toerental van de asynchroonmotor slechts iets onder het synchrone toerental [nd ~ f]. Het bedrijfstoerental [n] wijkt daarvan af, omdat de rotor t.o.v. het draaiveld slipt: [n = nd x (1 – s)], met de slip [s = (nd – n)/nd]. Bij het aanlopen (s = 1) treedt daarbij een hoge aanloopstroom op, tot het tienvoudige van de nom. stroom Ie.
Het starten van draaistroommotoren in de sterdriehoekschakeling is de meest bekende en gebruikte variant. Sterschakeling
M/MN
I/Ie
2
6
L3 V2
W2
V1
L2
V2
ULN
L1
U1
ILN
V1
W1
U2
W2
L2
U2
ULN 7
Driehoekschakeling W1
L3
L1 U1
ILN
5
U LN
4
ML
1 3
3 × UW
I LN
IW
U LN
UW
I LN
3 × IW
U1
V1
W1
U1
V1
W1
W2
U2
V2
W2
U2
V2
2 1
0.75
1
n/nN I/Ie: 6...10
0.25
0.5
0.75
1
n/nN
Met de compleet af-fabriek bedraadde sterdriehoekcombinatie SDAINL biedt Moeller een comfortabele motorbesturing aan. De klant bespaart dure bedradings- en montagetijd en elimineert mogelijke foutbronnen.
M/MN: 0.25...2.5
Kenmerken van de directe start • Voor draaistroommotoren met laag en gemiddeld vermogen • Drie aansluitkabels (schakelingstype: ster of driehoek) • Hoog aanloopmoment • Zeer hoge mechanische belasting • Hoge stroompieken • Spanningsonderbrekingen • Eenvoudige schakelaars Wanneer eisen bestaan voor vaak en/of geluidloos schakelen of voor slijtagevrij schakelen in een bijzondere atmosferische omgeving, dan zijn daar de elektronische halfgeleiderschakelaars1) nodig. Voorbeelden in de gebouwentechniek zijn bijvoorbeeld de omkeeraandrijving bij liftdeuren, het starten van koelaggregaten en bij transportbanden in kassen. Of in omgevingen met kritische atmosfeer (Ex): voor aansturing van pompmotoren in benzinepompen in tankstations of bij lak- en verfverwerking. Andere toepassingen vindt men ook bij niet-motorische lasten zoals verwarmingselementen in extruders of bakovens en het besturen van lichtsignaleringen.
M/MN
0.5
I/Ie
0.25
2
7 6 5 4
ML
1 3 2 1
0.25
0.5
0.75
1
0.25
0.5
I/Ie: 1.5...2.5
0.75
1
n/nN
n/nN M/MN: 0.5
Kenmerken sterdriehoekschakelaar • Voor draaistroommotoren van laag tot hoog vermogen • Gereduceerde aanloopstroom • Zes aansluitkabels • Gereduceerd aanloopmoment • Stroompieken bij omschakelen van ster naar driehoek • Mechanische belasting bij omschakelen van ster naar driehoek
1) Aanwijzing: bij de halfgeleiderschakelaar moet naast de magn. max. beveiliging en de thermische beveiliging ook de halfgeleiderschakelaar door een snelle zekering worden beveiligd. Conform IEC/EN 60947 is bij coördinatieklasse 2 een snelle halfgeleiderzekering nodig. Bij coördinatieklasse 1 – de meest toepassingen – kan de snelle halfgeleiderzekering komen te vervallen.
Principes
15/5
Moeller HPL0211-2004/2005
Motorstarter en drives
PKZ1 tot 15 A (5,5 kW, 380 V)
Q1 I> I> I>
PKZM0 tot 25 A (11 kW, 400 V) of PKZM4 tot 63 A (30 kW, 400 V)
Motorbeveiliging
Motorstarters in netwerk
Draaistroommotor en kabels moeten ook worden beveiligd tegen overbelasting en kortsluiting. Al in 1932 introduceerde Moeller (Klöckner-Moeller) het eerste motorbeveiligingsrelais, waarvan de typecodering het merkteken en het synoniem voor motorbeveiliging is geworden: PKZ (...).
Motorstarters in een netwerk zijn een combinatie van schakelaar, motorbeveiliging en installatieautomaat met een communicatie-interface. Met het lastaftakkingssysteem KLAS biedt Moeller een compleet bedrade, directe en omkeerstarter aan, gereed voor aansluiting. Deze kan via een AS-interface in een netwerk worden opgenomen en is als installatie-apparaat, voorbedraad, leverbaar. Een succescombinatie voor de meest uiteenlopende toepassingen.
Sindsdien hebben steeds weer nieuwe Moeller-ontwikkelingen de trends op het gebied van de motorbeveiliging mede bepaald. Het jongste voorbeeld daarvan is het motorbeveiligingssysteem ZEV, bestaande uit een uitschakelapparaat met display en slechts 4 stroomsensoren voor het brede stroombereik van 1 – 820 A. Alle stroomsensoren kenmerken zich door kleine afmetingen en geringe montagewerkzaamheden. Deze eigenschappen worden vooral bij de op het Rogowski-principe gebaseerde ZEV-XSW-820 duidelijk: ca. 58 maal gereduceerd volume t.o.v. conventionele omzettertechniek bij een zeer eenvoudige montage met klittenband. De sensorgordels worden daarbij eenvoudig om de motorkabels gelegd. Het uitschakelapparaat maakt naast de indirecte motorstroommeting ook de temperatuurmeting mogelijk via in de motorwikkelingen geïntegreerde thermistoren (PTCsensoren) en de fase-uitval-, stroomasymmetrie- en aardfoutbeveiliging.
De motorstarters uit de serie xStart-XS1 voldoen bovendien aan de eisen van de klanten voor wat betreft de hoge installatiebeschikbaarheid bij geringe stilstandtijden voor onderhoud en service tijdens bedrijf. Hier zijn de motorbeveiligingsschakelaars (PKZM) en de magneetschakelaars (DILM) mechanisch onderling gekoppeld. Deze eenheid is via connectoren in het vermogens- en besturingsdeel verbonden met de vast bedraadde basiseenheid en kan tijdens bedrijf worden geplaatst of worden weggenomen (hot swapping). De veldbuskoppelingen (DeviceNet, PROFIBUS-DP, CANopen) en aanvullende in-/ uitgangen uit het systeem XI/ON (a HPL0213-2004/2005 hoofdstuk 06) maken een hoge modulariteit mogelijk. Veiligheid in het netwerk conform de coördinatieklassen 1 en 2 volgens IEC/EN 60947, waarborgt xStart-XS1 in de Safety-versie, met dwangmatig schakelende hulpcontacten en veiligheidsrelais voor beveiliging van personen en installaties in geval van storing. Projectering a blz. 16/7
Principes
15/7
Motorstarter en drives
Moeller HPL0211-2004/2005
DS4 tot 15 kW
Softstarter DM4 tot 900 kW
Softstarter (elektronische motorstart) Zoals de karakteristieken bij direct- en sterdriehoekstarten laten zien, treden stroom- resp. momentsprongen op, die vooral bij gemiddelde en hoge motorvermogens een negatieve invloed betekenen: • Hoge mechanische belasting van de machine • Snellere slijtage • Hogere servicekosten • Hoge beschikbaarheidskosten door de EVU’s (piekstroomberekening) • Hoge net- resp. generatorbelasting • Spanningsdips, die een negatieve invloed op andere verbruikers hebben.
7
2
6 5 4
ML
1 3 2 1
0.25
0.5
0.75
1
0.25
0.5
0.75
1
n/nN
n/nN I/Ie: 1...5
In plaats van de bedieningseenheid kunnen ook intelligente interfaces worden geplaatst. • Seriële interface RS232/RS485 (parametrering via PC-software) • Veldbuskoppeling Suconet K (interface op Moeller PLC) • Veldbuskoppeling PROFIBUS-DP Softstarter DM4 maakt softstarten mogelijk in de meest comfortabele vorm. Zo kunnen aanvullende, externe componenten zoals motorbeveiligingsrelais komen te vervallen, omdat naast de fase-uitvalbewaking en de interne motorstroommeting, ook de temperatuurmeting in de motorwikkeling via de geïntegreerde thermistor ingang wordt geregistreerd. DM4 voldoet aan de norm IEC/EN 60 947-4-2. Bij de softstarter leidt het afnemen van de spanning tot reductie van de hoge aanloopstromen bij een draaistroommotor; echter ook het draaimoment neemt dan af: [Iaanloop ~ U] en [M ~ U2]. De motor bereikt bij alle tot nu toe beschreven oplossingen na de start het op de typeplaat aangegeven toerental. Voor de motorstart met nom. moment en/of bedrijf met toerentallen die onafhankelijk zijn van de netfrequentie, is een frequentieomvormer nodig.
M/MN
I/Ie
Gewenst wordt een soepele momenttoename en een doelgerichte stroomreductie tijdens de startfase. Dit is mogelijk met de elektronische softstarter. Deze stuurt traploos de voedingsspanning van de draaistroommotor in de startfase. Daardoor wordt de draaistroommotor aangepast aan het belastingsgedrag van de machine. Mechanische slagen worden voorkomen, stroompieken onderdrukt en de klassieke sterdriehoekfuncties eenvoudig vervangen.
Overige installatiespecifieke parameterinstellingen kunnen via een optioneel leverbare bedieningseenheid individueel worden aangepast. Bijvoorbeeld de bedrijfsmodus draaistroomregelaar: in deze bedrijfsmodus kunnen met DM4 driefasige ohmse en inductieve belastingen zoals verwarmingen, lichtinstallaties en transformatoren, worden gestuurd en via een momentele waarde-feedback (gesloten regelkring) ook worden geregeld.
M/MN: 0.15...1
Kenmerken Softstarter • Voor draaistroommotoren van laag tot hoog vermogen • Geen stroompieken • Onderhoudsvrij • Gereduceerd instelbaar aanloopmoment Hoogwaardige softstarters zoals DM4 kunnen vandaag de dag aan de eisen van de betreffende applicatie worden aangepast en maken naast de typische pomp- en ventilatortoepassingen ook het bedrijf mogelijk van transportinstallaties, compressoren, cirkel- en lintzagen, mengers en zelfs van de zwaar aanlopende molens en brekers. Voor tien typische toepassingen zijn al bijbehorende vooringestelde parametersets oproepbaar via een keuzeschakelaar.
Principes
15/9
Motorstarter en drives
Moeller HPL0211-2004/2005
Vector-frequentieomvormer DV5 tot 22 kW
Frequentieomvormer DF6 tot 132 kW
Frequentieomvormer De algemene verbreiding van de automatisering leidt ook in de aandrijftechniek tot intelligente decentrale aandrijfmodules, die met velbussystemen kunnen worden opgenomen in een netwerk. De zuiver mechanische verstelmogelijkheden van het toerental (bijv. overbrengingen) en de trapsgewijze methoden (bijv. poolomschakeling bij asynchroonmotoren) verliezen aan betekenis, ook wanneer deze elektronisch worden gestart. Variabele, toerentalgeregelde aandrijfoplossingen kenmerken de innovatie binnen de aandrijftechniek.
Aanvullende kenmerken van de sensorloze vectorregeling • Traploze draaimomentregeling, ook bij toerental nul • Geringe draaimomentregeltijd • Hogere rondloopkwaliteit en constanter toerental • Toerentalregeling (opties: regelaarmodule, impulsgever)
Energiestroom
U, f, I
U, f, (I)
variabelen
constanten Net
F
M, n
M 3~
m
Last
I ~ M f ~ n
Pel = U x I x √3 x y
v J
Motor
Elektronische regelaar
PL =
Mxn 9550
7
M/MN
I/Ie
De frequentieomvormer vormt de constante spanning en frequentie van het voedende net om in een gelijkspanning. Uit deze gelijkspanning genereert deze voor de draaistroommotor een nieuwe, driefase net met variabele spanning en variabele frequentie. Daarbij onttrekt de frequentieomvormer aan het voedende net praktisch alleen het arbeidsvermogen (cos v ~ 1) – het voor het motorbedrijf benodigde blindvermogen levert het gelijkspanningstussencircuit. Zo kunnen cos v-compensatie-inrichtingen aan de netzijde komen te vervallen.
2
6 5 4
ML
1 3 2 1
0.25
0.5
Kenmerken frequentieomvormer (algemeen) • Voor draaistroommotoren tot 132 kW • Hoog aanloopmoment • Constant draaimoment in nom. bereik van de motor • Geen stroompieken • Traploze toerentalregeling door spannings-/frequentieregeling (U/f) • Onderhoudsvrij • EMC-maatregelen (opties: radio-ontstoringsfilter, afgeschermde motorkabel)
0.75
1
0.25
0.5
0.75
n/nN I/Ie: 0...1.8
1
n/nN M/MN: 0.1...1.5
De frequentieomvormers uit de series DF5, DF6 en DV5, DV6 zijn af-fabriek ingesteld voor het toegekende motorvermogen. Zo kan iedere gebruiker na de installatie de aandrijving direct starten. Individuele instellingen kunnen via de interne bedieningseenheid worden aangepast. Binnen verschillende niveaus kunnen verschillende bedrijfstypen worden gekozen en geparametreerd. Bijvoorbeeld frequentieregeling via U/f-karakteristiek, voor eenvoudige toepassingen met lineaire en kwadratische lastkarakteristiek en hoge gelijkloop bij parallel bedrijf van meerdere motoren op de uitgang. Of bij frequentieomvormer DV5, DV6 de veldgeoriënteerde vectorregeling als frequentie- of draaimomentregeling voor zeer dynamische aandrijvingen of hoge lasten. Voor toepassingen met druk- en doorstroomregeling staat bij alle apparaten een interne PID-regelaar ter beschikking, die specifiek voor de installatie kan worden ingesteld. Een ander voordeel van de frequentieomvormer is het ontbreken van extra, externe componenten voor bewaking resp. voor motorbeveiliging. Aan de netzijde is slechts een zekering resp. een beveiligingsschakelaar (PKZ) voor de installatie- en kortsluitbeveiliging nodig. De in- en uitgangen van de frequentieomvormer worden intern in het apparaat door meet- en regelcircuits bewaakt, bijv. op overtemperatuur, aardsluiting, kortsluiting, motoroverbelasting, motorblokkade en V-snaarbewaking. Ook de temperatuurmeting in de motorwikkeling kan via een thermistoringang in het bewakingscircuit van de frequentieomvormer worden opgenomen.
15/10
Principes
Motorstarter en drives
Moeller HPL0211-2004/2005
Gelijkrichter
Gelijkspanning tussenkring
IGBT
Modulator
L1, L1 M 3~
L2, N L3
Besturing/Regeling
Werking
X1
Vandaag de dag is de frequentiegeregelde draaistroommotor een standaard bouwsteen voor de traploze toerental- en draaimomentregeling, energiebesparend en economisch, als stand-alone eenheid of als deel van een geautomatiseerde installatie. De mogelijkheden van een individuele resp. installatiespecifieke toekenning wordt daarbij door de combinatie van de modulator en het modulatiegedrag bepaald. Modulatiegedrag van de modulator De modulator bestaat vereenvoudigt weergegeven uit zes elektronische schakelaars en is tegenwoordig met IGBT’s (Insulated Gate Bipolar Transistor) opgebouwd. Het stuurcircuit schakelt deze IGBT's volgens verschillende principes (modulatiegedrag) in en uit en wijzigt daarmee de uitgangsfrequentie van de frequentieomvormer. Sensorloze vectorregeling Via het besturingsalgoritme worden de PWM-schakelmodellen (Puls-Weiten-Modulation) voor de modulator berekend. Bij de spanningsvectorbesturing worden de amplitude en de frequentie van de spanningsvector afhankelijk van slip en laststroom geregeld. Hierdoor zijn grote toerentalregelbereiken en hoge toerentalnauwkeurigheden mogelijk zonder toerentalterugkoppeling. Deze regelmethode (U/f-regeling) wordt bij voorkeur toegepast bij parallel bedrijf van meerdere motoren aan één frequentieomvormer. Bij de fluxgeregelde vectorbesturing wordt uit de gemeten motorstromen de werken blindstroomcomponent berekend. Deze worden met de waarden van het motormodel vergeleken en eventueel gecorrigeerd. De amplitude, de frequentie en de hoek van de spanningsvector worden direct geregeld. Hierdoor zijn bedrijf dichtbij de stroomgrens, grote toerentalregelbereiken en hoge toerentalnauwkeurigheden mogelijk. Het dynamisch vermogen van de aandrijving komt het best tot zijn recht bij lage toerentallen. Het grote voordeel van de sensorloze vectortechnologie ligt in de regeling van de motorflux op een waarde, die overeenkomt met de nominale flux van de motor. Daardoor wordt ook bij draaistroomasynchroonmotoren een dynamische draaimomentregeling, zoals bij gelijkstroommotoren, mogelijk.
R1
X'2
i1
R'2 / s iw
im
u1
Xh
Stator
Rotor Luchtspeet
b
o iw
i1
im ~ V
Rotorstroom geörienteerd
ib im ia
Stator geörienteerd
Vereenvoudigt schakelschema van de asynchroonmotor en bijbehorende stroomvectoren. i1 = statorstroom iµ = fluxvormende stroomcomponenten iw = draaimomentvormende stroomcomponenten R’2/s = slipafhankelijke rotorweerstand Bij de sensorloze vectorregeling wordt uit de gemeten grootte van statorspanning u1 en statorstroom i1 de fluxvormende grootte iµ en de draaimomentvormende grootte iw berekend. De berekening volgt in een dynamisch motormodel (elektrische schema draaistroommotor) met adaptieve stroomregelaars, rekening houdend met de verzadiging van het hoofdveld en de ijzerverliezen. De beide stroomcomponenten worden daarbij op waarde en fase in een coördinatensysteem (o) t.o.v. een statorvast referentiesysteem (a, b) geplaatst. De voor het model benodigde fysische motorgegevens worden uit de ingevoerde en de gemeten (selftuning) parameters bepaald.
Principes
15/11
EMC-maatregelen
Aanwijzingen voor de vakkundige installatie van frequentieomvormers
De EMC (Elektro-Magnetische-Compatibiliteit) is de eigenschap van een apparaat om elektrische storingen te weerstaan (immuniteit) terwijl tegelijkertijd de omgeving niet wordt belast door de uitstraling (emissie) van storingen. De EMC-productnorm IEC/EN 61800-3 beschrijft de grenswaarden en de testmethoden voor de storingsemissie en de storingsongevoeligheid van toerentalgeregelde elektrische aandrijvingen. Daarbij worden niet de afzonderlijke componenten, maar een typisch aandrijfsysteem als functioneel geheel beschouwd.
Rekening houdend met de navolgende aanwijzingen wordt een EMC-conforme gerealiseerd. Elektrische en magnetische stoorvelden kunnen op het gewenste niveau worden begrensd. De benodigde maatregelen zijn alleen in combinatie effectief en daarom moet daar reeds bij de projectering rekening mee worden gehouden. Het naderhand alsnog voldoen aan de benodigde EMC-maatregelen is veelal alleen mogelijk tegen zeer hoge inspanningen en kosten. Maatregelen voor een installatie conform EMC 1. Aardingsmaatregelen Deze zijn dwingend voorgeschreven, om aan de wettelijke voorschriften te voldoen en aan de voorwaarden te voldoen voor een effectieve toepassing van aanvullende maatregelen zoals filters en afscherming. Alle geleidbare, metalen huisdelen moeten elektrisch geleidend verbonden worden met het aardpotentiaal. Daarbij is voor de EMC-maatregelen niet de doorsnede van de kabel maatgevend, maar het oppervlak, via welke de hoogfrequente stromen kunnen wegvloeien. Alle aardpunten moeten zo mogelijk laagohmig en goed geleidend, via de kortste route, naar het centrale aardpunt worden geleid (potentiaalvereffeningsrail, stervormig aardsysteem). De contacten moeten vrij zijn van lak en corrosie (verzinkte montageplaten en materialen gebruiken).
Netspanning Installatieautomaat
Schakelen
Netsmoorspoel
Ontstoringsfilter
Frequentieomvormer 3~
2. Afschermingsmaatregelen Deze dienen voor de reductie van de uitgestraalde storingsenergie (storingsongevoeligheid van naastgelegen installaties en apparaten tegen beïnvloeding van buiten af). Kabels tussen frequentieomvormer en motor moeten afgeschermd worden gelegd. De afscherming mag daarbij niet ter vervanging dienen van de PE-kabel. Het verdient aanbeveling vieraderige motorkabels te gebruiken (drie fasen + PE) waarvan de afscherming aan beide zijden en over groot oppervlak op het aardpotentiaal wordt aangesloten. De afscherming mag niet via aansluitdraden (pig-tails) worden aangesloten. Onderbrekingen van de afscherming zoals bijv. klemmen, schakelaars, smoorspoelen enz. moeten laagohmig en over een groot oppervlak worden overbrugd. Stuur- en signaalkabels moeten getwist zijn en kunnen met dubbele afscherming worden ingezet. Daarbij wordt de interne afscherming eenzijdig op de spanningsbron aangesloten en de buitenste afscherming op beide zijden. De motorkabel moet ruimtelijke gescheiden worden gelegd van stuur- en signaalkabels (> 10 cm) en niet parallel aan de netspanningskabels. Afscherming van stuur- en signaalkabels.
Motorkabel
1 O
L
2
1
P24 15
H
M 3~
PES
F 20 m
Motor
2
3 2
Cu 2.5 mm
M4 PE
De EMC-conforme constructie en aansluiting wordt in de betreffende handboeken (AWB) van de apparaten uitvoerig beschreven.
ZB4-102-KS1
PES 4K7 R1
M
M
REV
FWD
Voorbeeld: frequentieomvormer DF5, setpointpotentiometer R1 (M22-4K7) en montagetoebehoren ZB4-102-KS1 3. Filtermaatregelen Radio-ontstoringsfilters en netfilters (combinatie van radio-ontstoringsfilter + smoorspoel) zijn bedoeld ter bescherming tegen hoogfrequente kabelgebonden stoorgrootheden (storingsongevoeligheid) en reduceren de hoogfrequente stoorgrootheden van de frequentieomvormer, die via de netkabel of de afstraling van de netkabel worden uitgezonden en op een voorgeschreven resp. wettelijke waarde begrensd moeten worden (storingsemissie). Filters moeten zo mogelijk in de directe nabijheid van de frequentieomvormer worden gemonteerd en de verbindingskabel tussen frequentieomvormer en filter moet zo kort mogelijk worden gehouden. Bij kabellengten groter dan 30 cm zijn afgeschermde kabels noodzakelijk. Filters hebben afleidstromen, die in geval van storing (faseuitval, balanceerfout) aanmerkelijk groter kunnen zijn dan de nom. waarde. Ter voorkoming van gevaarlijke spanningen moeten de filters zijn geaard. Omdat het bij de afleidstromen om hoogfrequentie stoorgrootheden gaat, moeten deze aardingsmaatregelen laagohmig zijn en een groot oppervlak hebben. Bij afleidstromen f 3,5 mA moet conform VDE 0160 resp. EN 60 335 de randaarde F 10 mm2 zijn of op onderbreking worden bewaakt.
Motorstarter en drives
Moeller HPL0211-2004/2005
15/12
Principes
4. Smoorspoelen Op de ingangszijde van de frequentieomvormer reduceren smoorspoelen de terugkoppeling van stroomafhankelijke neteffecten en zorgen voor een verbetering van de vermogensfactor. Het aandeel hogere harmonische trillingen wordt gereduceerde en de netkwaliteit verbeterd. De toepassing van netsmoorspoelen wordt vooral aanbevolen bij aansluiting van meerdere frequentieomvormers op een netvoedingspunt en wanneer op dit net andere elektronische apparaten zijn aangesloten. Een reductie van de netvoedingswerking wordt ook bereikt door gelijkstroomsmoorspoelen in het tussencircuit van de frequentieomvormer. In de uitgang van de frequentieomvormer worden smoorspoelen toegepast bij lange motorkabels en wanneer op de uitgang meerdere motoren parallel zijn aangesloten. Deze verbeteren bovendien de beveiliging van de vermogenshalfgeleider bij aard- en kortsluiting en deze beveiligen de motoren tegen te hoge spanningstoenamesnelheden (> 500 V/µs), die ontstaan door de hoge schakelfrequenties.
15
Motorstarter en drives
Moeller HPL0211-2004/2005
PES PES PE
PES W2 U2 V2 U1 V1 W1 PE
