Seria kompaktowych przetwornic częstotliwości VACON® 100 została rozszerzona o przetwornice dużych mocy instalowane w szafach
Seria VACON 100 jest III generacją przetwornic częstotliwości VACON, dostępnych na rynku od kilku lat, w wersji kompaktowej do mocy 160kW / 400V (również 500, 690V). Po zebraniu wieloletnich doświadczeń w produkcji przetwornic dużych mocy (seria VACON NX – dostępna do 2MW), inżynierowie firmy Danfoss opracowali przetwornicę serii 100 ED (Enclosed Drive) w obudowie szafowej, rozszerzając jej moc do 630kW dla napięcia 400V (grupa napięciowa 400-500V) oraz do 800kW dla napięcia 690V (grupa napięciowa 525-690V), sieci TN oraz IT. Moduł sterowania, aplikacje sterujące, panel komunikacyjny, oprogramowanie narzędziowe dla przetwornic dużych mocy, są takie same jak w serii przetwornic kompaktowych. W związku z tym użytkownik, który zna obsługę przetwornic kompaktowych tej serii, nie musi uczyć się obsługi przetwornicy nowego typu. Seria 100 większych mocy, dostępna jest również w postaci modułów w obudowie IP00, przeznaczonych do instalacji we własnych szafach przez integratorów systemów.
Konstrukcja
Seria VACON 100 ED, podobnie jak seria NX oraz napędy VLT, zabudowana jest w wysokiej klasy szafach Ritall serii TS8 i jest dostępna w trzech wielkościach mechanicznych o szerokościach 400, 600 i 1200mm (gł. 600mm, w. 2100mm) o stopniach ochrony IP21 lub IP54 dla zasilania 6 i 12 pulsów.
Projektując p.cz. VACON 100 ED, przyjęto zasadę stworzenia urządzenia maksymalnie zwartego (moc 315kW/400V udało się zamknąć w szafie o szerokości 600mm, a 630kW w szafie o szerokości 1200mm – dla 400V), kompletnego, jeśli chodzi o wyposażenie i możliwości sterowania, jak również spełniającego restrykcyjne normy i przepisy UE z zakresu bezpieczeństwa i kompatybilności elektromagnetycznej EMC. Każda przetwornica VACON 100, posiada wewnętrzny, sieciowy filtr RFI wysokich częstotliwości, spełnia m.in. normę PN-EN 61800-3 kategoria C3 oraz posiada wszelkie niezbędne certyfikaty i świadectwa dopuszczające do pracy. Dla redukcji wysokich harmonicznych prądu i napięcia generowanych przez przetwornicę do sieci zasilającej, zastosowano wewnętrzny dławik DC. Redukcja harmonicznych zmniejsza straty cieplne transformatorów, generatorów, kabli zasilających i poprawia warunki zasilania innych urządzeń pracujących w tej samej sieci. Filtr RFI oraz dławik umieszczono w module mocy, którego obudowa jest metalowa, co dodatkowo redukuje zakłócenia promieniowane. Bardzo istotną innowacją jest wykorzystanie w obwodzie DC zamiast kondensatorów elektrolitycznych kondensatorów suchych – foliowych. Kondensatory takie, nie wymagają formowania po długotrwałym braku napięcia, z upływem czasu nie tracą pojemności, nie wyciekają i nie są toksyczne dla środowiska, dodatkowo, w porównaniu z kondensatorami elektrolitycznymi mają znacznie mniejsze straty.
Rys.1. Przetwornice serii VACON 100 – szafy szerokości 400mm – do 110kW, 600mm do 315kW, 1200mm do 630kW (dla 400V). Widoczny osobno otwierana sekcja sterowania wraz z elementami sterowania lokalnego.
Prawidłowe chłodzenie przetwornic jest bardzo istotnym elementem, niezbędnym w długowiecznej pracy. Do chłodzenia przetwornic 100 ED użyto nowego typu wentylatora DC, zgodnego z wymogami UE. Prędkość wentylatorów chłodzących jest regulowana w zależności od temperatury przetwornicy. Dzięki temu zwiększyła się niezawodność wentylatorów i spadł poziom hałasu emitowanego przez przetwornicę. W serii VACON 100 przekonstruowano również sposób chłodzenia przetwornicy. Przepływ powietrza chłodzącego odbywa się nie przez całą szafę przetwornicy, a jedynie przez odseparowany od przetwornicy kanał wentylacyjny, znajdujący się w tylnej części szafy. W kanale tym umieszczono radiator części mocy oraz opcjonalne czoper hamowania, filtry silnikowe du/dt chroniące izolację uzwojeń silnika i filtry ferrytowe tzw. składowej wspólnej napięcia, chroniące łożyska silnika przed elektroerozją. W przypadku szafy IP54 pozwala to na rezygnację z filtrów pyłowych powietrza. Dodatkowo dzięki takiej konstrukcji, szafa po dodaniu opcjonalnych kołnierzy wentylacyjnych może być chłodzona w tzw. systemie back channel cooling w różnych konfiguracjach wlotu i wylotu powietrza chłodzącego.
Aby poprawić odporność przetwornicy na trudne warunki pracy, np. dużą wilgotność, zapylenie, agresywne środowisko wszystkie karty elektroniki p. cz. VACON 100 są w standardzie lakierowane.
Ciekawym rozwiązaniem, jakie zastosowano w VACON 100 ED jest fizyczne i galwaniczne odseparowanie przedziału mocy od przedziału sterowania. Przedział sterowania, w skład którego wchodzi moduł sterowania wraz z kartami we/wy, panel LCD użytkownika, dodatkowe aparaty i opcje sterowania np. izometry, separatory, sterowanie wentylatorów obcych i grzałek silnika, listwy przyłączeniowe, gniazdo 230V przełączniki i lampki kontrolne i inne są umieszczone w drzwiach głównych szafy (Rys. 2 i 3). Takie rozwiązanie zwiększa komfort i bezpieczeństwo użytkownika podczas prowadzenia prac rozruchowych i eksploatacyjnych. Przy pracującej przetwornicy, można wygodnie dokonywać pomiarów i przełączeń w sekcji sterowania, bez narażania się na pracę przy otwartych drzwiach głównych szafy i kontakt z napięciem niebezpiecznym. Duża ilość opcji pozwala na praktycznie dowolne konfigurowanie wyposażenia sekcji sterowania, w zależności od układu sterowania i wymagań klienta.
Przetwornice serii VACON 100 ED w standardzie wyposażone są w podstawę bezpiecznikową oraz w bezpieczniki szybkie. W opcji mogą być wyposażone w rozłącznik, stycznik i inne.
Rys.2. W standardzie VACON 100 posiada sekcję sterowania umieszczoną w osobnym przedziale, zabudowanym na drzwiach szafy.
Możliwości
Przetwornice serii VACON 100 ED tak jak w serii kompaktowej, wyposażono w graficzny panel LCD z obsługą w j. polskim. Na panelu jednocześnie użytkownik może obserwować do 9 wybieranych parametrów pracy przemiennika, dodatkowo można obserwować dwie wielkości mierzone w postaci wykresu trendów. Dla łatwej konfiguracji przetwornicy użytkownik ma do dyspozycji kilka kreatorów parametryzacji i uruchomienia. W procesie parametryzacji przetwornica w logicznych krokach prowadzi użytkownika przez proces nastaw, zadając mu w j. polskim pytania, umożliwiające zaprogramowanie przetwornicy bez zaglądania do dokumentacji tech. przetwornicy.
Serię VACON 100 konstruktorzy w standardzie wyposażyli w rozbudowany zegar czasu rzeczywistego RTC. Przetwornica dysponuje trzema niezależnymi timerami, na które można nałożyć pięć zdarzeń czasowych, które wyzwolą odpowiednie działanie przetwornicy. Z przekaźników wyjściowych przemiennika można również korzystać jak z niezależnych przekaźników czasowych, niezwiązanych (lub związanych) z pracą falownika. Zegar czasu pozwala również na stempel czasowy dla usterek zarejestrowanych w historii (pamięć 40 usterek).
Dla zapewnienia użytkownikowi bezpiecznej pracy, przetwornica może zostać wyposażona w certyfikowane wejścia bezpieczeństwa, służące do bezpiecznego wyłączenia napędu STO (Safe Torque Off) i bezpiecznego zatrzymania napędu SS1 (Safe Stop 1).
Zintegrowane również może być certyfikowane wejście termistorowe (ATEX), konieczne, gdy przemiennik zasila silnik klasy Ex, umieszczony w strefie zagrożonej wybuchem.
Rys.3. Elewacja sekcji sterowania z panelem LCD użytkownika oraz z opcjami kontrolnymi sterowania.
Pomimo, że aplikacja sterująca przetwornicy posiada duże możliwości konfiguracji, aby przemiennik był bardziej elastyczny w implementacji, użytkownik ma do dyspozycji łatwy w programowaniu zintegrowany sterownik PLC. Programowanie logiki odbywa się poprzez bezpłatny program komputerowy VACON Live. VACON
Live służy również do parametryzacji, monitorowania, ładowania i zapisywania parametrów konfiguracyjnych. Przetwornica posiada wiele przydatnych funkcje m.in. lotny Start z detekcją kierunków wirowania silnika, automatyczne uśpienie, rozbudowana logika autorestartów, autoparametryzacja, autotuning silnika, kasowalne i niekasowalne liczniki czasu pracy, zużycia energii, automatyczne dopasowanie napięcia magnesowania (strumienia) do obciążenia. Przetwornica potrafi wykryć zerwany pas transmisyjny, suchobieg pompy, utyk silnika, brak fazy wejściowej i wyjściowej, asymetrię prądów i inne. Przetwornice VACON 100 ED mogą pracować w temperaturze otoczenia nawet 50˚C (dobór z dużą przeciążalnością). Aby w skrajnych przypadkach obciążenia i złej wentylacji przetwornicy, nie doprowadzić do przegrzania tranzystorów mocy IGBT, przetwornica sama dobiera optymalną wartość częstotliwości przełączania tranzystorów lub obniża częstotliwość wyjściową. Nowoczesna konstrukcja i dobre wyposażenie nie wypłynęła negartwnie na cenę przetwornicy. Rozsądnie skalkulowna cena końcowa pozwala na wykorzystanie serii VACON 100 ED w każdej aplikacji.
Krzysztof Kania
Danfoss Poland Sp. z o.o.
ul. Chrzanowska 5
05-825 Grodzisk Mazowiecki
tel. 22-755 06 68
fax 22-755 07 01
vlt drives support@danfoss.pl
