Przetwornice częstotliwości VACON 100 firmy Danfoss - teraz dostępne w dużych mocach

Wykorzystywany 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

Fot. 2. Przetwornice serii VACON 100 - szafy szerokości 400 mm - do 110 kW, 600 mm do 315 kW, 1200 mm do 630 kW (dla 400 V); widoczna osobno otwierana sekcja sterowania wraz z elementami sterowania lokalnego

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 1200 mm (gł. 600 mm, wysokość 2100 mm) 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 315 kW/400V udało się zamknąć w szafie o szerokości 600 mm, a 630 kW w szafie o szerokości 1200 mm - dla 400 V), 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 ma wewnętrzny sieciowy filtr RFI wysokich częstotliwości, spełnia m.in. normę PN-EN 61800-3 kategoria C3 oraz ma 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.

CHŁODZENIE I BEZPIECZEŃSTWO PRACY

Fot. 3. W standardzie VACON 100 ma sekcję sterowania umieszczoną w osobnym przedziale, zabudowanym na drzwiach szafy

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 230 V 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 liczba opcji pozwala na praktycznie dowolne konfigurowanie wyposażenia sekcji sterowania, w zależności od układu sterowania i wymagań klienta.

Omawiane przetwornice w standardzie wyposażone są w podstawę bezpiecznikową oraz w bezpieczniki szybkie. W opcji mogą być wyposażone w rozłącznik, stycznik i inne.

MOŻLIWOŚCI

Fot. 4. Elewacja sekcji sterowania z panelem LCD użytkownika oraz z opcjami kontrolnymi sterowania

Przetwornice 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.

ZINTEGROWANY STEROWNIK PLC

Pomimo że aplikacja sterująca przetwornicy ma 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. Służy on również do parametryzacji, monitorowania, ładowania i zapisywania parametrów konfiguracyjnych.

Przetwornica ma wiele przydatnych funkcje jak 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 może 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 wypłynęły negartwnie na cenę przetwornicy. Rozsądnie skalkulowna cena końcowa pozwala na wykorzystanie serii VACON 100 ED w każdej aplikacji.

Fot tytułowa: Fot. 1. Oferta Danfoss Drives to obecnie dwie marki produktowe VLT i VACON

Krzysztof Kania
Danfoss Polska
www.drives.danfoss.pl