Бюджетная линейка преобразователей частоты серии SINAMICS V20

Siemens Numerical Control Ltd., Nanjing (SNC)

Siemens Numerical Control Ltd., Nanjing (SNC).(Китай)

Как известно, компания SIEMENS AG является одним из мировых лидеров в поставках компонентов автоматизации технологических процессов и производств. Огромный опыт и большое продуктовое предложение позволяет компании выполнять самые сложные задачи, путем реализации комплексных проектов.

В рамках данной статьи, мы рассмотрим задачи, которые затрагивают область приводных решений.

В основе современной системы электропривода всегда лежит один фундаментальный принцип, - это её надежность. Преобразователи семейства SINAMICS хорошо зарекомендовали себя со стороны отказоустойчивости и неприхотливости к работе.

Одной из новинок SINAMICS является бюджетное предложение - SINAMICS V20. Это прямой пример тому, что надёжные приводные решения становятся доступней.
Дело в том, что данные преобразователи частоты выпускаются в Китае, на собственном заводе компании (Siemens Numerical Control Ltd., Nanjing (SNC), Рис. №1 (См выше)). Это полностью автоматизированное современное производство с высоким контролем качества готовой продукции.

И так, основная концепция преобразователей частоты серии SINAMICS V20 – моноблочное исполнение (один номер для заказа). Преобразователь представлен в семи типоразмерах FSAA, FSAB, FSA, FSB, FSC, FSD и FSE (Рис. №2).

Рисунок №2. Семейство преобразователей частоты серии SINAMICS V20.

Семейство преобразователей частоты серии SINAMICS V20.

Краткие технические характеристики, в том числе и номинальная мощность, представлены ниже в таблице (Табл. №1). Очень важно, что данная серия предназначена для общепромышленных применений, это обусловлено высокой перегрузочной способностью (150%). То есть, преобразователь частоты отлично подходит как для систем жизнеобеспечения, так и систем перемещения и переработки.
Примеры применения преобразователей частоты SINAMICS V20:

  • насосы, вентиляторы, компрессоры;
  • ленточные транспортеры, роликовые и цепные конвейеры;
  • мельницы, дробилки, мешалки, центрифуги и т.д.

Таблица 1. Краткие технические характеристики преобразователей частоты SINAMICS V20

Мощность

1AC: от 0,12 до 3кВт

3AC: от 0,37 до 30кВт

Питание

1AC 230В (-10%; +10%), 50/60Гц

3АС 400В (-15%; +10%), 50/60Гц

Выходная частота

от 0 до 599Гц (с разрешением 0,01Гц)

Перегрузочная способность

свыше 15 кВт: высокая перегрузка (HO): 150% IH  на 60 с при цикле в 300 с

для 18.5 кВт: низкая перегруза (LO): 110% IL на 60 с при цикле в 300 с; высокая перегрузка (HO): 150% IH  на 60 с при цикле в 300 с

Из Таблицы №1 видно, что преобразователи есть как однофазные, так и трехфазные. Очень важный момент, - все преобразователи частоты предназначены для трехфазных асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором. Соответственно, в случае, когда применяется однофазный преобразователь частоты (например, 1AC 230 В),  питающее напряжение на входе 1AC 230 В, а на выходе преобразователя составляет 3AC 230 В. То есть, в данном случае, обмотки двигателя должны быть соединены в “треугольник”.

Помимо того, что данный продукт имеет высокую надежность и низкую цену, нельзя оставить без внимания его функциональные возможности, ведь достоинств очень много:

1. Простой монтаж:

  • возможность сквозного и настенного монтажа бок-о-бок;
  • встроенный интерфейс USS с Modbus RTU;
  • встроенный тормозной прерыватель (от 7,5 кВт).

2. Простое управление:

  • загрузка параметров без подключения к питанию;
  • макросы для подключения и прикладные макросы для быстрого ввода в эксплуатацию;
  • “режим поддержания в рабочем состоянии” для бесперебойной работы и в случае нестабильного электропитания;
  • широкий диапазон напряжений, высокая надежность за счет улучшенной конструкции охлаждения, а также двойная лакировка плат и электронных компонентов.

3. Экономичность

  • ECO-режим с автоматическим уменьшением потока с U/f, U2/f;
  • спящий режим для снижения энергопотребления в режиме готовности (Stand-by) ;
  • индикатор энергопотребления;

Для выполнения различных задач, возможно применение, доступного в качестве опций, дополнительного оборудования (модули торможения, загрузчик параметров, внешняя базовая панель оператора BOP-V20) (см. Рис.3).

Рисунок №3. Преобразователь частоты SINAMICS V20, BOP-интерфейс и выносная базовая панель оператора BOP-V20.

Преобразователь частоты SINAMICS V20, BOP-интерфейс и выносная базовая панель оператора BOP-V20.

Если необходимо сокращение времени торможения, то возможно применение модуля торможения (см. Рис.4):

  • подходит для 1AC 230В и 3AC 400В;
  • настраиваемый тормозной цикл  от 5 % до 100 % мощности торможения;
  • FSD-устройства со встроенным тормозным модулем.

Рисунок №4. Модуль торможения для SINAMICS V20.

Модуль торможения для SINAMICS V20.

Так как степень защиты преобразователей частоты IP20, то для нормальной эксплуатации подразумевается их установка в шкафы управления.  При этом, есть возможность управлять преобразователем частоты,  установив  выносную базовую панель оператора на дверце шкафа (см. Рис.3, Рис.5).

Рисунок №5. Выносная базовая панель оператора V20 BOP.

Выносная базовая панель оператора V20 BOP.

Внешняя панель оператора V20 BOP делает управление SINAMICS V20 еще более гибким:

  • дистанционное управление на преобразователе через внешнюю V20 BOP, к примеру, монтаж на дверцу шкафа;
  • BOP-интерфейс стал более компактным;
  • простое и интуитивное управление с помощью маховика;
  • возможное внешнее управление приводом (не в электрошкафу);
  • простое встраивание в дверцу шкафа;
  • теперь возможно использование любого стороннего LAN-кабеля (длина 3м).

Загрузчик параметров (Рис.6) – устройство, доступное в качестве опции, позволяющее сохранять и копировать параметры не подключая преобразователь частоты к сетевому питанию. В загрузчик параметров устанавливаются батарейки, которые позволяют ему работать независимо от сетевого питания.

Рисунок №6. Загрузчик параметров для преобразователей частоты SINAMICS V20.

Загрузчик параметров для преобразователей частоты SINAMICS V20.

То есть, при использовании загрузчика параметров возможны следующие операции:

  • загрузка и сохранение или копирование блоков параметров (подключение преобразователя к сети при этом не требуется);
  • на одной карте памяти можно управлять макс. 100 блоками параметров.

Так же опционально доступны: тормозной резистор, сетевой фильтр, сетевые и  выходные дроссели.
За счёт этих опций возможно:

  • отводить генераторную энергию в виде тепла (тормозные резисторы);
  • обеспечивать необходимые требования ЭМС (сетевые фильтры);
  • снижать гармонические колебания и улучшать коэффициент мощности (сетевые дроссели);
  • увеличение использования кабелей двигателя большей длинны (выходные дроссели).

Так же для копирования параметров (при использовании загрузчика параметров), предлагаются карты памяти SD/MMC, плюс теперь стали поддерживаться любые сторонние карты память SD объемом памяти до 32 Гб.
Переходя от аппаратной части к функциональным возможностям SINAMICS V20, нельзя не отметить стандартные приложения:

  • ПИД-регулятор;
  • BICO-функция;
  • Режим работы: ударный старт;
  • Режим работы: дополнительный пусковой момент;
  • Режим работы: функция промывки насосов;
  • Каскадирование двигателей;
  • Гибкое управление усилением;
  • Функция вобуляции;
  • Компенсация скольжения;
  • Две параметриуемые рампы разгона;
  • Настраиваемая ШИМ.

SINAMICS V20 позволяет реально экономить электроэнергию за счёт:

  • ECO-режима;
  • режима энергосбережения в состоянии покоя;
  • контроля энергопотребления;
  • функция MPPT, позволяет использовать SINAMICS V20 в применениях “Solar Pump” (энергия солнечных батарей преобразуется в максимально оптимальную работу насоса).

Особое внимание следует уделить ECO-режиму, - режим,  у преобразователей SINAMICS V20, уменьшающий потери в двигателях в режиме U/f за счет автоматической адаптации магнитного потока двигателя (автоматическая адаптация потокообразующего тока при частичной нагрузке асинхронного двигателя).

Применение ECO-режима возможно на машинах с ограниченным моментом вращения и пониженной динамикой, где  высокий момент вращения двигателя необходим не на всем рабочем диапазоне.
Помимо того, что данный режим позволяет экономить до 5% потребляемой электроэнергии, дополнительно заказчик получает следующие преимущества:

  • пониженное энергопотребление при постоянной частоте вращения двигателя в области частичной нагрузки;
  • снижение омических и сопряженных потерь тепла двигателя;
  • увеличение точности за счет снижения нежелательного тепловыделения в механизме.

При изменениях заданного значения или при выходе напряжения промежуточного контура преобразователя  за границы ном. диапазона допуска ECO-режим деактивируется.
Преобразователи частоты SINAMICS V20 отличаются простотой управления  за счёт:

  • макросов для подключения и прикладных макросов;
  • копирования параметров;
  • режима поддержания в рабочем состоянии;
  • встроенного USS/Modbus-RTU-интерфейса;
  • пользовательского заданного значения;
  • автоматического перезапуска;
  • рестарта на лету;
  • регулирования напряжения промежуточного контура;
  • Imax-регулирования.

Функции защиты:

  • защита от мороза;
  • защита от образования конденсата;
  • защита от кавитации;
  • кинетическая буферизация;
  • обнаружение сбоев в нагрузке.

Ввод в эксплуатацию SINAMICS V20 облегчается за счет использования макросов – всего несколько шагов от первого включения до работающего двигателя:

  1. включить;
  2. подтвердить/выбрать параметры двигателя;
  3. выбрать макрос для подключения;
  4. выбрать прикладной макрос;
  5. общие настройки параметров;
  6. запустить двигатель.

Рассмотрим на примере один из стандартных вводов в эксплуатацию SINAMICS V20. Для начала, как и описывалось выше:

1. Включить:

Необходимо выполнить комплекс мероприятий указанный в Кратком руководстве (www.siemens.ru/sinamics-v20, раздел “Документация”, “Краткое руководство SINAMICS V20”). В частности, выполнить все предписания указанные в данном руководстве (компановка в шкафу управления и схема подключения).

2. Подтвердить/выбрать параметры двигателя:

Необходимо нажать на клавишу “M” (см. Рис.7), перед нами появляется параметры P0100 (выбор частоты). Здесь и далее, необходимо воспользоваться паспортными данными двигателя (указанными на шильдике). После ввода частоты, как и любого другого параметра, необходимо нажать “OK” для подтверждения введенного значения. Далее P0304 – напряжение двигателя, P0305 – установка тока двигателя, P0307 – выбор мощности двигателя, P0308 – cos φ (коэффициент мощности двигателя), P0311 – номинальная скорость двигателя и, наконец, P1900 – идентификация параметров двигателя.

После ввода параметров в указанном порядке, преобразователь частоты, рассчитывает необходимые параметры и создаёт математическую модель двигателя.

Рисунок №7. Человеко-машинный интерфейс SINAMICS V20, расположенный на лицевой части преобразователя.

Человеко-машинный интерфейс SINAMICS V20, расположенный на лицевой части преобразователя.

3. Выбрать макрос для подключения:
Например, Cn001 – BOP-V20 как единственный инструмент управления или Cn010 – для управления через USS.

4. Выбрать прикладного макроса:
Например, AP000 - без изменения параметров, а, например, AP010 - приложение для насосов.

5. Общие настройки параметров – здесь конечный клиент самостоятельно проставляет необходимые уставки и ограничения, в зависимости от требований, предъявляемых к электроприводу установки. Например, параметр P1120 - установка времени разгона (время за которое преобразователь частоты разгонят двигатель от минимальной скорости до максимальной).

6. Запуск двигателя – отличие от прямого пуска состоит в том, что частотное регулирование не даёт ударных нагрузок на механическую часть установки, - увеличивая её ресурс.
И напоследок, преобразователи частоты SINAMICS V20 позволяют достичь экономии потребления электроэнергии до 80% при использовании энергии торможения электродвигателя другим преобразователем в моторном режиме. То есть, если используются, скажем, два преобразователя частоты серии SINAMICS V20, подключенные по контуру звена постоянного тока, и один из них постоянно подтормаживает двигатель, то второй – питается генерируемой энергией.

То есть получается энергобаланс (генераторная /моторная энергия) через связь по постоянному току двух преобразователей частоты.
Давайте оценим преимущества для заказчика:

  • экономия (эксплуатационные расходы) за счет энергосбережения;
  • ресурсосберегающая технология;
  • экономия (капиталовложения на оборудование) и экономия стоимости обслуживания за счет отсутствия таких внешних компонентов, как тормозной модуль и тормозной резистор.

SINAMICS V20 - недорогой, надежный и простой в управлении преобразователь для базовых приложений!

Источник: www.siemens.ru/sinamics-v20