2.1 Габаритные размеры частотных преобразователей

(См. Приложение 1)

2.2 Требования по установке частотного преобразователя

В месте установки частотного преобразователя должны быть обеспечены следующие условия:

·        Хорошая вентиляция.

·        Температура воздуха: от -10˚C до 45˚C.

·        Относительная влажность: менее 90%, не допускать попадание воды.

·        Отсутствие в непосредственной близости от частотного преобразователя легковоспламеняющихся материалов, например, дерева.

·        Отсутствие прямых солнечных лучей.

·        Отсутствие легковоспламеняющихся жидкостей.

·        Отсутствие пыли, капель масла, металлической стружки.

·        Отсутствие вибраций.

·        Устойчивая поверхность, на которую будет осуществляться монтаж частотного преобразователя.

·        Не устанавливайте частотный преобразователь в зоне действия источника электромагнитных помех.

·        Чем выше место установки относительно уровня моря, тем ниже номинальная мощность частотного преобразователя. С увеличением уровня моря на 100 метров допускается уменьшение температуры окружающей среды на 0.5˚C.

Хорошая вентиляция обеспечивает хорошую работу частотного преобразователя. При размещении преобразователя в специальном шкафу температура там не должна превышать 45˚C. При необходимости используйте дополнительные системы охлаждения для поддержания требуемой температуры.

Во время установки частотного преобразователя не допускайте попадания в него пыли и металлической стружки.

2.3 Размещение

Частотный преобразователь рекомендуется устанавливать вертикально, на достаточном расстоянии от других предметов, так, чтобы не было преград движению охлаждающего воздушного потока.

2.4 Подключение

Все входные/выходные клеммы частотного преобразователя данной серии разделяют на три функциональные группы: силовые клеммы, основные клеммы цепей управления и дополнительные клеммы цепей управления.

2.4.1 Силовые клеммы частотного преобразователя

Стандартные силовые клеммы для частотных преобразователей 0.75 – 15/18.5 кВт (СТА-С5.СР / СТА-С3.СS соответственно)

Стандартные силовые клеммы для частотных преобразователей 18.5/22 - 75 кВт (СТА-С5.СР / СТА-С3.СS соответственно)

Стандартные силовые клеммы для частотных преобразователей 18.5/22 - 75 кВт (СТА-С5.СР / СТА-С3.СS соответственно)

со встроенным тормозным прерывателем

Стандартные силовые клеммы частотных преобразователей свыше 93 кВт

Пояснения к силовым клеммам:

·        R, S, T – входные клеммы (соединение с источником питания)

·        G – клемма заземления

·         - клеммы шины постоянного тока преобразователя

·        U, V, W –  выходные клеммы (соединение с двигателем)

·        PB – клемма соединения с тормозным резистором

Примечание: В частотных преобразователях 18.5/22 - 75 кВт с функцией встроенного тормозного прерывателя клемма PB может использоваться аналогично клемме .

Функции силовых клемм:

Примечание: Некоторые клеммы не указываются, так как число и порядок их следования в различных сериях меняется.

2.4.2 Клеммы цепей управления частотного преобразователя

К основным клеммам цепей управления относится группа клемм, расположенных в нижней части процессорной платы управления преобразователя:

Основные клеммы цепей управления частотных преобразователей

К дополнительным клеммам цепей управления относятся клеммы, расположенные на отдельно установленных в преобразователе интерфейсных платах, а также клеммы процессорной платы управления преобразователя, не относящиеся к группе основных:

Функции клемм цепей управления:

Схема подключения транзисторных выходов с открытым коллектором преобразователя с использованием внутреннего источника питания:

Схема подключения транзисторных выходов с открытым коллектором преобразователя с использованием внешнего источника питания:

Схема подключения датчика обратной связи с использованием внутреннего источника питания:

Схема подключения датчика обратной связи с использованием внешнего источника питания:

2.5 Схема подключения частотного преобразователя

2.6 Основные правила подключения

Гармоники

Для определения гармоник (т.е. гармонических составляющих токов и напряжений) обратимся к следующим ниже определениям.

Определение

Гармоники являются частью мощности, вырабатываемой генераторами переменного тока, частота которой кратна основной частоте генератора.

Гармониками промышленных источников переменного тока частотой 50 Гц являются:

вторая гармоника – 100 Гц,

третья гармоника – 150 Гц

и т.д.

Проблемы, возникающие вследствие генерирования гармоник

При чрезмерной величине гармонических составляющих форма кривых тока и напряжения промышленного источника искажается, при этом оборудование выделяет дополнительное тепло и может допускать сбои в работе.

Причины наличия гармоник

Обычно, электрооборудование в своем составе одержит встроенные выпрямители, осуществляющие преобразование промышленного переменного тока в постоянный ток. Вследствие разницы между током, протекающим между источником переменного тока и выпрямителем, промышленные источники переменного тока содержат гармоники.

Постоянное напряжение получается путем превращения переменного напряжения после выпрямления в однополярное пульсирующее напряжение и уменьшения пульсаций при помощи конденсаторов. Такие напряжения всегда содержат гармонические составляющие.

Частотный преобразователь, как инвертор

Частотный преобразователь является инвертором (преобразователем типа AC-DC-AC), поэтому, как и всякая электрическая машина, содержит в выходном напряжении гармоники вследствие преобразования переменного тока в постоянный.

Выходной ток частотного преобразователя высокий, поэтому относительное содержание гармоник в выходном токе также высокое.

Подключение периферийного оборудования

Подключение периферийного оборудования к частотным преобразователям серии СТА-C5.CP / СТА-C3.CS мощностью 15 / 18.5 кВт и ниже (соответственно) необходимо выполнять в соответствии с приведенной ниже схемой подключения:

Подключение периферийного оборудования к частотным преобразователям серии СТА-C5.CP / СТА-C3.CS мощностью 18.5 / 22 кВт и выше (соответственно) необходимо выполнять в соответствии с приведенной ниже схемой подключения:

Примечание:

Все частотные преобразователи серии СТА-C5.CP мощностью 15 кВт и ниже, а также частотные преобразователи серии СТА-C3.CS мощностью 18.5 кВт и ниже оснащены встроенными тормозными прерывателями.

Все частотные преобразователи серии СТА-C5.CP мощностью 160 кВт и выше, а также частотные преобразователи серии СТА-C3.CS мощностью 185 кВт и выше оснащены встроенными дросселями цепи постоянного тока. Если дроссель цепи постоянного тока является опцией, то по поводу способа его подключения к преобразователю необходимо проконсультироваться с изготовителем.

Для снижения помех и предотвращения ослабления сигналов управления необходимо, чтобы управляющие кабели имели длину не более 50 м (для вольтовых сигналов), не более 500 м (для токовых сигналов) и находились на расстоянии не менее 30 см от силовых кабелей и перпендикулярно им.

Для аналоговых входных и выходных сигналов необходимо использовать экранированную витую пару.

При управлении и передаче данных по интерфейсу RS-485 необходимо использовать экранированную витую пару длиной не более 1200 м (рекомендуемая длина линии связи – не более 50 м).

Заземление

При выполнении «заземления» одного или нескольких частотных преобразователей, настоятельно рекомендуется следовать нижеприведенным указаниям:

·      Сопротивление "Земли" должно быть 10 Ом или менее.

·      Запрещается заземлять частотный преобразователь с использованием общей заземляющей шины со сварочным оборудованием, электродвигателями или другим мощным электрооборудованием.

·      При использовании нескольких частотных преобразователей заземляйте их, согласно нижеприведенному рисунку:

                                      а) допустимо                б) недопустимо               в) недопустимо

Подключение силовой линии питания

Использование автомата силовой защиты

Подключение источника силового питания к клеммам питания преобразователя всегда осуществляйте через автомат силовой защиты (рекомендуется с электромагнитным расцепителем):

•    Ток срабатывания автомата силовой защиты выбирайте в полтора-два раза больше потребляемого частотным преобразователем тока.

•    Быстродействие автомата силовой защиты должно выбираться исходя из перегрузочной способности частотного преобразователя.

•    Если автомат силовой защиты предназначен для использования с несколькими частотными преобразователями или  совместно с другим оборудованием, последовательность подключения должна быть такой, чтобы при появлении сигнала ошибки на выходе частотного преобразователя, напряжение питания отключалось.

Установка защиты по шине заземления

Вследствие присутствия на выходе частотного преобразователя высокочастотных коммутаций (выходная ШИМ), преобразователь генерирует высокочастотные токи утечки. В общем случае, каждый частотный преобразователь генерирует ток утечки величиной примерно 100 мА (при силовом кабеле длиной 1 м) и еще примерно 5 мА, на каждый дополнительный метр длины кабеля. Поэтому, в районе подключения силовых цепей к преобразователю, устанавливайте специальный защитный прерыватель, определяющий ток утечки на частотах, являющихся опасными для персонала, и не реагирующий на высокочастотные токи утечки.

В качестве специального защитного прерывателя используйте прерыватель с чувствительностью, по меньшей мере, 10 мА на каждый частотный преобразователь.

При использовании защитных прерывателей общего назначения, используйте для каждого частотного преобразователя защитные прерыватели чувствительностью 200 мА или более, с быстродействием не менее 0.1 сек.

Использование магнитного контактора

В случае, когда питание силовой цепи должно отключаться согласно заданной последовательности работы, вместо автомата силовой защиты можно использовать магнитный контактор.

Если для принудительной остановки механизма магнитный контактор установлен со стороны питания, рекуперативное торможение невозможно и механизм останавливается по инерции.

Механизм может быть запущен и остановлен посредством включения и выключения контактора на стороне питания, однако частые переключения магнитного контактора могут привести к отказу частотного преобразователя.

В случае использования тормозного прерывателя и резистора, устанавливайте последовательность работы таким образом, чтобы отключение магнитного контактора осуществлялось контактами термореле блока.

Подключение линий силового питания к клеммному блоку

Фазные шины силового питания могут подключаться к клеммному блоку в любой последовательности.

Использование сетевого дросселя цепи переменного тока

Сетевой дроссель цепи переменного тока применяется для подавления гармоник (гармонических составляющих токов и напряжений) со стороны питающей сети, сводит к минимуму дополнительные тепловыделения, возникающие при работе преобразователя, и вероятность возникновения всевозможных сбоев в работе оборудования, вызываемых нестабильностью питающей сети. Рекомендуется устанавливать, если мощность питающей сети в десятки раз превышает мощность частотного преобразователя или при наличии в питающей сети помех от более мощных устройств. Использование сетевого дросселя цепи переменного тока существенно влияет на форму потребляемого преобразователем тока и значительно приближает его к синусоидальной, существенно ослабляет броски напряжения в сети при включении или выключении крупных потребителей, продлевается срок службы конденсаторов промежуточного контура, надежность преобразователя увеличивается в 5 - 7 раз.

При использовании сетевого дросселя цепи переменного тока ограничивается скорость нарастания тока, если преобразователь по каким либо причинам вышел из строя, при этом успевает сработать входной автомат отключения питания, и повреждения оказываются минимальными, и, как следствие, более дешевый ремонт.

Рекомендуется использовать следующие сетевые дроссели цепи переменного тока:

Использование входного фильтра высокочастотных помех

Входной фильтр высокочастотных помех применяется для снижения уровня ВЧ-электромагнитных помех, излучаемых в сеть при работе частотного преобразователя. Рекомендуется использовать, если электропитание преобразователя частоты осуществляется от одного ввода совместно с другими устройствами, чувствительными к электромагнитным помехам (контроллеры, радиооборудование, компьютеры и т.п.).

Рекомендуется использовать следующие входные фильтры высокочастотных помех:

Подключение выхода преобразователя

Подключение нагрузки к клеммному блоку

Проконтролируйте, чтобы двигатель вращался вперед при подаче соответствующей команды. Если по команде “вперед” двигатель вращается в противоположную сторону, поменяйте две любые шины между собой или откорректируйте значения отвечающих за это функциональных параметров.

Никогда не подключайте шины силового питания к выходным клеммам

Никогда не подключайте шины силового питания к выходным клеммам U, V, W. Подключение силового напряжения к выходным клеммам частотного преобразователя вызовет его повреждение.

Никогда не замыкайте между собой и не заземляйте выходные клеммы частотного преобразователя

Касание выходных клемм незащищенными руками или контакт выходных шин на корпус частотного преобразователя может привести к поражению электрическим током или короткому замыканию на землю. Это чрезвычайно опасно. Примите также меры по исключению короткого замыкания выходных шин между собой.

Не устанавливайте фазосдвигающий конденсатор

Никогда не подключайте к выходным цепям фазосдвигающий конденсатор. Это может привести к повреждению частотного преобразователя или нарушить работу другого оборудования.

Не используйте автоматический выключатель или магнитный контактор

Не подключайте к выходным цепям частотного преобразователя электромагнитный выключатель или магнитный контактор. При подключении нагрузки к частотному преобразователю в процессе его работы, скачок тока нагрузки вызовет срабатывание схемы защиты частотного преобразователя.

Длина кабеля между частотным преобразователем и двигателем

Длина кабеля между преобразователем и двигателем должна быть минимальной.

При значительной длине кабеля между частотным преобразователем и двигателем увеличение высокочастотных токов утечки вызовет соответствующее увеличение выходного тока, что может повлиять на периферийное оборудование. Для предотвращения этого, устанавливайте значение несущей частоты, как показано в следующей ниже таблице:

Использование моторного дросселя цепи переменного тока

Моторный дроссель цепи переменного тока применяется для частичного подавления гармоник (гармонических составляющих токов) высших порядков со стороны двигателя (на выходе частотного преобразователя). Рекомендуется использовать для повышения коэффициента эффективности потребления мощности преобразователем на стороне питающей сети, снижения скорости нарастания аварийных токов, компенсации емкостных токов длинных моторных кабелей, снижения выбросов напряжения на обмотках двигателя.

Рекомендуется использовать следующие моторные дроссели цепи переменного тока:

Использование выходного фильтра высокочастотных помех

Выходной фильтр высокочастотных помех применяется для ослабления уровня ВЧ-электромагнитных помех, генерируемых в выходной цепи работающего преобразователя частоты. Рекомендуется использовать, если в непосредственной близости с преобразователем частоты находятся другие устройства, чувствительные к электромагнитным помехам (контроллеры, радиооборудование, компьютеры и т.п.), а также если длина кабеля, соединяющего выход частотного преобразователя и двигатель, превышает 20 м.

Рекомендуется использовать следующие выходные фильтры высокочастотных помех:

Меры по предотвращению индукционных помех

Как упоминалось выше, для снижения уровня ВЧ-помех на выходе частотного преобразователя, можно использовать фильтр подавления помех. В качестве дополнения следует отметить, что монтаж силовых кабелей следует выполнять в специализированных заземленных металлических лотках. Расположение данных лотков на расстоянии, по меньшей мере, в 30 см от сигнальных линий и цепей управления преобразователем значительно ослабит действие индукционных помех. Также рекомендуется монтировать частотный преобразователь (и все относящееся к нему переферийное оборудование) в специализированных экранирующих шкафах.

Меры по защите от генерирования гармоник

Использование дросселя цепи постоянного тока

Как уже отмечалось выше, применение дросселей, включаемых в цепи постоянного и переменного тока, позволяет подавить гармоники, что снижает резкие изменения (скачки) токов. Дроссели цепи постоянного тока подавляют гармоники высшего порядка эффективнее, чем дроссели цепей переменного тока. Совместное применение дросселей цепей и постоянного, и переменного тока является наиболее эффективным с точки зрения подавления гармоник.

Эффективность подключения дросселей в цепи постоянного и переменного тока представлена в следующей ниже таблице:

Рекомендуется использовать следующие дроссели цепи постоянного тока:

Использование тормозного прерывателя и тормозного резистора

При торможении двигатель отдает энергию назад – в частотный преобразователь (работает в генераторном режиме) вследствие чего напряжение на шине постоянного тока повышается. Частотный преобразователь пытается уменьшить напряжение, увеличивая выходную частоту, тем самым уменьшая скольжение двигателя. Интенсивность торможения в этом случае зависит от потерь мощности в преобразователе и двигателе. Частотный преобразователь можно тормозить с мощностью около 20% от номинальной за счет собственных потерь двигателя и преобразователя. Этого обычно достаточно для небольших неинерционных нагрузок, т.е. там, где кинетическая энергия невелика или время торможения не критично. Если требуется произвести быстрое торможение, необходимо использовать тормозной прерыватель и тормозной резистор.

Hекомендуется использовать следующие внешние тормозные прерыватели и комплекты тормозных резисторов:

Примечание:

Подключение нескольких тормозных резисторов к одному тормозному прерывателю осуществляется параллельно.