Преобразователь частоты Siemens

Приводная техника / Преобразователи частоты / Приводы постоянного тока / Двигатели и мотор-редукторы
Михайло
Администратор
Сообщения: 4094
Зарегистрирован: 19 сен 2012, 19:16

Re: Преобразователь частоты Siemens

Сообщение Михайло »

С каталогом 2014 ситуация не поменялась. Продаванам и инженерам нравится выполнять нестандартные заказы. Просьба прекратить посылать опросные листы ничем не увенчалась. Мне часто нужно стандартное решение, без разгона выше номинальной скорости и т.п. И каждый раз переспрашивают, какой двигатель нужен. Будто кода заказа недостаточно.
p.s. Такая же ситуация с редукторами и мотор-редукторами у ведущих отечественных производителей.

Это демонстрирует неумение делать на конвейере абсолютно одинаковые продукты, чему в США научились еще в 1920-х годах (Генри Форд).

Аватара пользователя
Автоматизатор
Профессионал
Сообщения: 993
Зарегистрирован: 09 окт 2012, 05:18

Re: Преобразователь частоты Siemens

Сообщение Автоматизатор »

При выборе преобразователя частоты надо выбирать по нагрузке HO ? Или по LO ?

Есть ли упрощенный расчет: надо ли ставить тормозной резистор?

Например, у Яскавы в документации на преобразователь А1000 приводятся следующие данные:
Тормозной момент
Приблиз. 20% (приблиз. 125% при использовании тормозного резистора)
- Кратковременный тормозной момент <3>: более 100% для двигателей 0,4/ 0,75 кВт, более 50% для двигателей 1,5 кВт и более 20% для двигателей мощностью 2,2 кВт и выше <4> (торможение перевозбуждением/торможение повышенным скольжением:
приблиз. 40%)
- Продолжительный момент в генераторном режиме: приблиз. 20% <4> (приблиз. 125% с дополнительным резистором динамического торможения: 10% ED, 10 с)

Примечания:
<3> Средний кратковременный тормозной момент — это момент, необходимый для замедления двигателя (отсоединенного от нагрузки) с номинальной скорости вращения двигателя до нулевой скорости за кратчайшее время.
<4> Фактические характеристики могут варьироваться в соответствии с характеристиками двигателя.

Михайло
Администратор
Сообщения: 4094
Зарегистрирован: 19 сен 2012, 19:16

Re: Преобразователь частоты Siemens

Сообщение Михайло »

Всем наиболее понятен режим низких перегрузок LO (Low overload) - это когда привод работает на полную мощность и допускаются небольшие кратковременные перегрузки. Сименс протестировал способность своего привода выдерживать перегрузки разной величины в течение определенного времени (порядка 10-60 секунд). Надо смотреть соответствующие графики в каталогах. Если имеет место длительный режим S1, то надо ориентироваться на LO.
Режимы высоких перегрузок HO (High overload) - это режимы, предназначенные для крайне неравномерных нагрузок. Если имеют место кратковременные и повторно-кратковременные режимы S2/S3, то ориентироваться на HO.
Для одного и того же преобразователя базовая мощность HO меньше базовой мощности LO, зато допустимы более высокие нагрузки.

На самом деле графики режимов LO/HO - это ориентир для разработчика.
Пример. Привод подачи в токарном станке работает в неравномерном режиме - часть времени преобразователь отдыхает и лишь некоторое время работает. Допустим нагрузка кратковременно составляет 18 кВт. Зачем покупать преобразователь на 18 кВт (LO), когда можно взять более дешевый преобразователь на 11 кВт (LO), который кратковременно обеспечит необходимую мощность 18 кВт (HO)? При выборе ПЧ нужно смотреть, чтобы нагрузка не выходила за пределы допустимых перегрузок по величине и времени, ориентируясь по графикам.

P.S. Надо учитывать, что расчетный период времени составляет 5 мин, т.е. после перегрузки в течение 1 мин, привод должен "отдохнуть" в течение 4 мин (не нагружаться выше базовое мощности).

P.P.S. При неправильном выборе преобразователя у него будет срабатывать защита от перегрева.

Михайло
Администратор
Сообщения: 4094
Зарегистрирован: 19 сен 2012, 19:16

Re: Преобразователь частоты Siemens

Сообщение Михайло »

Автоматизатор писал(а):Есть ли упрощенный расчет: надо ли ставить тормозной резистор?
Тут все непросто:
- в некоторых случаях тормозной резистор вообще не нужен,
- в некоторых случаях нужно ставить не один резистор (который рекомендован), а целых четыре штуки, соединяя последовательно-параллельно для увеличения мощности рассеяния (при сохранении общей величины сопротивления).

Тут все зависит от требований конкретной системы: если устраивает мощность торможения 10-20% от номинальной, то резистор можно не ставить. В этом случае механизм будет останавливаться в течение длительного времени. Электрические потери в преобразователе/двигателе и механическое трение в помощь! Еще немного энергии может взять в себя конденсатор в DC-звене. По сути Яскава оценила уже электрические потери и способность конденсатора принимать энергию в 20% от номинальной мощности преобразователя.
Попытка превзойти интенсивность торможения (уменьшить время торможения) приведет к перенапряжению в DC-звене (конденсатор перенапряжется до 800-900 В, это при номинале 560 В). После возникновения такой ошибки привод "уйдет в кому", а двигатель перестанет осуществлять вообще какое-либо торможение.
Подключенный резистор повышает способность утилизировать кинетическую энергию при торможении. Тут надо помнить, что рекомендованные в каталогах резисторы рассчитаны на кратковременную работу в течение порядка 20 с. С одним резистором длительная мощность торможения привода не доходит до 100% от номинальной мощности преобразователя.
Для обеспечения длительного режима торможения со 100% моментом нужно четыре, а то и больше резисторов. (Это я для расширения кругозора толкую.)

В общем, все зависит от наличия трения (иногда оно очень большое), от требуемого времени торможения или перебега, от накопленной кинетической энергии, которую надо утилизировать.

Самая простая формула в данном случае - это определение мощности из курса школьной физики:
P = W/t,
где P - требуемая мощность торможения, Вт,
W - кинетическая энергия, Дж,
t - время торможения, с.
Далее уже зависит от конкретного механизма:
W = m*v^2/2 - для линейно движущейся массы
W = J*w^2/2 - для вращающейся массы
и т.п.

Аватара пользователя
Автоматизатор
Профессионал
Сообщения: 993
Зарегистрирован: 09 окт 2012, 05:18

Re: Преобразователь частоты Siemens

Сообщение Автоматизатор »

Есть тормозной резистор

6SL3201-0BE23-8AA0
SINAMICS ТОРМОЗНОЙ РЕЗИСТОР R=30OM ДЛИТЕЛЬНАЯ МОЩНОСТЬ=925ВТ МАКС. МОЩНОСТЬ=18500ВТ/12С/5% ВЫНОСНОЙ

длительная мощность 925 Вт - это мощность, которую может утилизировать резистор в течении длительного торможения?

Михайло
Администратор
Сообщения: 4094
Зарегистрирован: 19 сен 2012, 19:16

Re: Преобразователь частоты Siemens

Сообщение Михайло »

Да,именно так. Еще для каждого резистора указывают мощность на 3 секунды и на 20 секунд торможения при цикле в 1 мин.

Михайло
Администратор
Сообщения: 4094
Зарегистрирован: 19 сен 2012, 19:16

Re: Преобразователь частоты Siemens

Сообщение Михайло »

1) Инерция низкая
Вообще я нигде не встречал в технической литературе подобного, но по идее справедливы следующие рассуждения:
Можно использовать емкость конденсатора в DC-звене преобразователя частоты для временной утилизации избыточной кинетической энергии. При этом мощность торможения соответствует номинальной мощности преобразователя!

В документации на Sinamics S120 можно найти, что модуль питания на 5 кВт имеет DC-конденсатор 220 мкФ. Двигательный модуль 4,8 кВт - 110 мкФ. Итого 330 мкФ. Напряжения в звене постоянного тока Udcном = 560 В, Udcмакс = 830 В (напряжение, при котором появится ошибка перенапряжения).
Следовательно емкости конденсаторов могут вместить в себя энергию:
Wмакс = C*(Udcмакс^2 - Udcном^2)/2 = 62 Дж

Много это или мало? Допустим заготовка массой 50 кг движется по конвейеру со скоростью 1,4 м/с (примерно 5 км/ч). Пренебрежем инерцией роликов и прочих вращающихся частей конвейера. Тогда кинетическая энергия, которую необходимо утилизировать, равна W=m*V^2/2 = 49 Дж.

Таким образом W < Wмакс. Это означает, что в принципе такую заготовку можно остановить без тормозного резистора и без возникновения ошибки о перенапряжении в DC-звене. (Хотя конечно стоило бы все-таки учесть кинетическую энергию конвейера.)
Теперь отдельный разговор о мощности торможения P (не путать с энергией W). Эта мощность равна номинальной мощности инвертора 4800 Вт (двигательного модуля в случае Sinamics S120). Таким образом можно затормозить заготовку практически мгновенно:
t = W/P = 0,01 с.
При расчете не учитывались электрические потери в двигателе и преобразователе частоты, потери от трения в механике. На самом деле за 10 мс величина потерь будет не столь велика, влияние на эффективность торможения этих потерь незначительно.

2) Инерция чуть больше
Как видно, в случае заготовки m=200 кг потребуется тормозной резистор, либо кардинальное увеличение времени торможения. Можно рассчитать минимальное время торможения (без использования тормозного резистора). Кинетическая энергия, которую необходимо утилизировать, равна 196 Дж. Часть этой энергии будет сбрасываться на конденсатор (62 Дж), часть - тратиться на электрические потери 20% от номинала (W=134 Дж). P = 0,2*Pном = 960 Вт.
62 Дж можно сбросить достаточно быстро, а вот 134 Дж придется утилизировать в течение t = W/P = 0,14 с или дольше.

3) Реальные случаи (инерция очень большая)
Обычно мощность привода выбирают с таким условием, чтобы он разгонял нагрузку за несколько секунд.
Инерция настолько большая, что нет смысла учитывать способность конденсатора утилизировать энергию. Так как мощность торможения равна 20% номинала, то торможение займет времени ориентировочно в 5 раз больше чем разгон.
m = 5000 кг, V = 1,4 м/с, W = 4900 Дж, P = 0,2*Pном = 960 Вт. Время торможения должно быть не менее:
t = W/P = 5,1 c

Михайло
Администратор
Сообщения: 4094
Зарегистрирован: 19 сен 2012, 19:16

Re: Преобразователь частоты Siemens

Сообщение Михайло »

Подведу итог: конденсаторы в ПЧ не столь емкие как хотелось бы, между тем, например, привода Sinamics S120 позволяют подключать дополнительные конденсаторные модули емкостью 4000 мкФ. При этом предельная емкость для данного привода, согласно мануалу, 6000 мкФ.

Аватара пользователя
Автоматизатор
Профессионал
Сообщения: 993
Зарегистрирован: 09 окт 2012, 05:18

Re: Преобразователь частоты Siemens

Сообщение Автоматизатор »

Для управления тормозом двигателя (220 VAC) хочу использовать возможности преобразователя частоты. Бегло просмотрев документацию обнаружил, что есть 2 способа:
- использовать специализированное устройство Brake Relay, которое подключается к силовому модулю PM240-2,
- использовать цифровой выход модуля управления CU240B, настроив его на функцию управления тормозом (?), выход будет включать тормоз через промежуточное реле.

6SL3252‑0BB00‑0AA0 SINAMICS РЕЛЕ ТОРМОЖЕНИЯ ДЛЯ СИЛОВОГО МОДУЛЯ - листовая цена 6.813,84 RUB

Зачем нужно такое крутое (по цене) реле?
Как проще и дешевле реализовать управление тормозом?

Михайло
Администратор
Сообщения: 4094
Зарегистрирован: 19 сен 2012, 19:16

Re: Преобразователь частоты Siemens

Сообщение Михайло »

Что, правда такое дорогое реле? :shock:
Это реле крепится на преобразователе и подключается к нему специальным кабелем - трудно перепутать электромонтаж. Безопасно! :)

Если честно, не вижу причины, которая бы мешала использовать обычный логический выход для включения. Но без пускателя не обойтись. Получится цепочка: логический выход - промежуточное реле - пускатель - выпрямитель - тормоз.

Аватара пользователя
Автоматизатор
Профессионал
Сообщения: 993
Зарегистрирован: 09 окт 2012, 05:18

Re: Преобразователь частоты Siemens

Сообщение Автоматизатор »

Михайло писал(а):Что, правда такое дорогое реле?
Цена "листовая" - типа базовая. Отпускная зависит от многих факторов. С учетом НДС, транспортных и пр. расходов получается около 75-85%. Т.е. 0,75 * 6 813,84 = 5 110,38 руб., что тоже дорого.

Посмотрел документацию на преобразователь частоты SINAMICS G120C. Там нарисован пример, как я подозревал.
Снимок_2016_04_22_11_15_34_610.png
Установка источника сигнала для клеммы DO 0 (NO: Kl. 19 / NC: Kl. 18).
p0730 "BI: CU источник сигнала для клеммы DO 0 / CU ист.сигн. DO 0"
r0052.12 "1 = Open motor holding brake"

Тормоз выбрал специально 1ф. 220VAC, чтобы не ставить дополнительные блоки питания, контакторы. Достаточно одного промежуточного реле.
У вас нет необходимых прав для просмотра вложений в этом сообщении.

Аватара пользователя
Автоматизатор
Профессионал
Сообщения: 993
Зарегистрирован: 09 окт 2012, 05:18

Re: Преобразователь частоты Siemens

Сообщение Автоматизатор »

Михайло писал(а):Если честно, не вижу причины, которая бы мешала использовать обычный логический выход для включения
Выяснил: зависит от частоты включений и уровня безопасности.

Для простых применений подойдет простой способ, иначе надо применять спецреле.

Аватара пользователя
Автоматизатор
Профессионал
Сообщения: 993
Зарегистрирован: 09 окт 2012, 05:18

Re: Преобразователь частоты Siemens

Сообщение Автоматизатор »

Дошел до программной реализации управления преобразователями Sinamics G120 по Profibus.

Какой то кошмар начался:
- скачал пример - говорит, что надо StartDrive,
- скачал StartDrive - говорит, что версии должны совпадать с Step7 Basic
- стал скачивать Step7 Basic sp1 - говорит, что надо перерегистрироваться (все поля заполнить латиницей)
- стал устанавливать Starter - говорит, что мешает MicroWin

:evil:

Аватара пользователя
CHANt
Профессионал
Сообщения: 565
Зарегистрирован: 13 окт 2012, 15:24

Re: Преобразователь частоты Siemens

Сообщение CHANt »

Под новое и старое ПО лучше разные виртуальные машины держать. Сейчас это не проблема, и каждый раз устанавливать не надо, при смене компа - перенес файл виртуального диска и запускай)))

Михайло
Администратор
Сообщения: 4094
Зарегистрирован: 19 сен 2012, 19:16

Re: Преобразователь частоты Siemens

Сообщение Михайло »

Микровин желательно снести на время, а может и вовсе больше не устанавливать. :)

Аватара пользователя
Автоматизатор
Профессионал
Сообщения: 993
Зарегистрирован: 09 окт 2012, 05:18

Re: Преобразователь частоты Siemens

Сообщение Автоматизатор »

Михайло, ты самыми свежими версиями пользуешься?
StartDrive пробовал?

Аватара пользователя
Автоматизатор
Профессионал
Сообщения: 993
Зарегистрирован: 09 окт 2012, 05:18

Re: Преобразователь частоты Siemens

Сообщение Автоматизатор »

Скачивал SP1. Нажимаю кнопку - скачивается файл "simatic_step_7_basic_v13_sp1.011". Распаковываю архив - пишет не найден файл "simatic_step_7_basic_sp1_for_v13.011". Методом тупого упрямства удалось скачать нужный файл. Почему то второй раз файлы скачиваются уже с нужным именем. В итоге получилось так, что архив скачал раза 3,5
simatic_step_7_basic_sp1_for_v13.001
simatic_step_7_basic_v13_sp1.001
simatic_step_7_basic_sp1_for_v13.002
simatic_step_7_basic_v13_sp1.002
simatic_step_7_basic_sp1_for_v13.003
simatic_step_7_basic_v13_sp1.003
simatic_step_7_basic_sp1_for_v13.004
simatic_step_7_basic_v13_sp1.004
simatic_step_7_basic_sp1_for_v13.005
simatic_step_7_basic_v13_sp1.005
simatic_step_7_basic_sp1_for_v13.006
simatic_step_7_basic_v13_sp1.006
simatic_step_7_basic_sp1_for_v13.007
simatic_step_7_basic_v13_sp1.007
simatic_step_7_basic_sp1_for_v13.008
simatic_step_7_basic_v13_sp1.008
simatic_step_7_basic_sp1_for_v13.009
simatic_step_7_basic_v13_sp1.009
simatic_step_7_basic_sp1_for_v13.010
simatic_step_7_basic_v13_sp1.010
simatic_step_7_basic_sp1_for_v13.011
simatic_step_7_basic_v13_sp1.011
simatic_step_7_basic_sp1_for_v13.exe

Будем пробовать поставить все новое. Наверное, все-таки на виртуалную машину.

Михайло
Администратор
Сообщения: 4094
Зарегистрирован: 19 сен 2012, 19:16

Re: Преобразователь частоты Siemens

Сообщение Михайло »

StartDrive не пробовал. Но со Стартером начались какие-то жуткие проблемы с установкой, поэтому рекомендую устанавливать v4.4HF3, а не v4.4SP1. Это проблема чисто у тех, кто пользуется русской Виндой, поэтому проблема не решается уже чуть ли не год.

Аватара пользователя
Автоматизатор
Профессионал
Сообщения: 993
Зарегистрирован: 09 окт 2012, 05:18

Re: Преобразователь частоты Siemens

Сообщение Автоматизатор »

Я начинал устанавливать какой то стартер. При установки он начал предупреждать: "Для нормальной работы требуется совпадений версий". Я весь испугался и не стал дальше ставить.

Михайло
Администратор
Сообщения: 4094
Зарегистрирован: 19 сен 2012, 19:16

Re: Преобразователь частоты Siemens

Сообщение Михайло »

Стартеру не с чем совпадать по версиям. У него никогда не было проблем с версиями Windows (XP/7). Разве что он сильно интегрирован со Step7 Profi.

Ответить