rodzina 7000l podręcznik użytkownika - takom · przemiennik na Średnie napięcie powerflex...

Przemiennik na Średnie Napięcie PowerFlex®7000 Chłodzony Wodą (Rozmiar „C”) – Wersja Sterowania ForGe

Rodzina 7000L Podręcznik Użytkownika

Ważne Informacje dla Użytkownika

Przed rozpoczęciem instalacji, konfiguracji lub serwisu przemiennika należy przeczytać niniejszy podręcznik oraz inne

instrukcje dotyczące instalacji, konfiguracji i pracy przemiennika wyszczególnione w sekcji „Instrukcje i Podręczniki”

Podręcznika Instalacji. Wymagane jest aby oprócz wymagań dotycząych odpowiednich norm i przepisów, użytkownik

zapoznał się instrukcją instalacji i oprzewodowaniem przemiennika.

Czynności obejmujące instalację, strojenie, uruchomienie, eksploatację, montaż, demontaż i obsługę muszą być wykonywane przez odpowiednio przeszkolony personel zgodnie z obowiązującymi przepisami.

Poziom ochrony zapewniony przez przemiennik może być obniżony na skutek użycia w sposób niezgodny z zaleceniami

producenta.

W żadnym przypadku firma Rockwell Automation, Inc. nie ponosi odpowiedzialności za jakiekolwiek bezpośrednie lub

pośrednie szkody powstałe na skutek użycia lub zastosowania tego urządzenia.

Zamieszczone przykłady i rysunki służą jedynie objaśnieniu treści instrukcji. Z uwagi na wiele czynników i wymagań odnoszących się do indywidualnych zastosowań, Rockwell Automation, Inc. nie ponosi jakiejkolwiek

odpowiedzialności za faktyczne zastosowanie urządzenia w oparciu o o podane przykłady i rysunki.

Rockwell Automation, Inc. nie ponosi odpowiedzialności za naruszenia praw patentowych w związku z wykorzystaniem

informacji, schematów, urządzeń lub oprogramowania opisywanych w niniejszym podręczniku.

Powielanie części lub całości niniejszego podręcznika bez pisemnej zgody firmy Rockwell Automation Inc. jest

zabronione.

W miejscach, w których jest to niezbędne zamieszczono w podręczniku uwagi informują o konieczności zwrócenia

uwagi na zasady bezpieczeństwa.

OSTRZEŻENIE: Oznacza informacje o działaniach lub okolicznościach, które w środowisku niebezpiecznym mogą być przyczyną eksplozji, lub doprowadzić do wypadku, śmierci,

zniszczenia urządzenia lub spowodować straty materialne.

UWAGA: Oznacza informacje o działaniach lub okolicznościach, które mogą doprowadzić do wypadku, śmierci, zniszczenia urządzenia lub spowodować straty materialne. Uwagi pozwalają

zidentyfikować zagrożenia, uniknąć zagrożeń i zrozumieć ich następstwa.

WAŻNE Oznacza informacje, które mają krytyczne znaczenie dla prawidłowego stosowania i

zrozumienia zasad posługiwania się urządzeniem.

Dodatkowe etykiety ostrzegawcze mogą znajdować się wewnątrz lub nazewnątrz urządzenia.

NIEBEZPIECZEŃSTWO PORAŻENIA: Takie etykiety mogą się znajdować na urządzeniu lub wewnątrz urządzenia (np. przemiennik lub silnik) i informują o niebezpieczeństwie porażenia

napięciem..

NIEBEZPIECZEŃSTWO OPARZENIA: Takie etykiety mogą się znajdować na urządzeniu lub wewnątrz urządzenia (np. przemiennik lub silnik) i informują o wysokiej temperaturze powierzchni urządzenia..

NIEBEZPIECZEŃSTWO WYŁADOWANIA ŁUKOWEGO: Takie etykiety mogą się znajdować na urządzeniu lub wewnątrz urządzenia (np. rozdzielnica) i informują o możliwości powstania

łuku elektrycznego. Łuk elektryczny może doprowadzić do ciężkiego wypadku lub śmierci. Należy nosić odpowiednie ubranie ochronne i postępować zgodnie z zasadami

bezpieczeństwa w miejscu pracy.

Allen-Bradley, Rockwell Software, Rockwell Automation i TechConnect to zarejestrowane znaki handlowe Rockwell Automation, Inc.

Znaki handlowe nienależące do Rockwell Automation stanowią własność właściwych podmiotów..

Spis Treści

7000 Rozmiar „C” 7000-UM301C-PL-P – Czerwiec 2013

Wstęp Wprowadzenie Dla Kogo Jest Przeznaczona Instrukcja? ............................................... P-1

Czego nie Zamieszczono w Instrukcji? .................................................. P-1

Przyjęte Oznaczenia ............................................................................... P-2

Ogólne Środki Ostrożności .................................................................... P-3

Wsparcie Techniczne przy Uruchomieniu ............................................. P-3

Rozdział 1 Opis Przemiennika Wstęp ...................................................................................................... 1-1

Chłodzenie Wodne .................................................................................. 1-1

Topologia .................................................................................................. 1-3

Rodzaje Prostowników ............................................................................ 1-4

Prostownik 18-pulsowy ..................................................................... 1-4

Prostownik AFE (Active Front End) ................................................. 1-5

Technologia “Direct-to-Drive” ................................................................. 1-6

Kompatybilność z Silnikiem ................................................................... 1-7

Własności Tyrystora SGCT ...................................................................... 1-8

Dane Techniczne ....................................................................................... 1-9

Uproszczone Schematy Elektryczne ..................................................... 1-12

3300/4160V ................................................................................... 1-12

6000-6600V .................................................................................... 1-13

Schemat Blokowy Przemiennika............................................................. 1-14

Bezpośrednie Sterowanie Wektorowe .................................................... 1-14

Płyty Obwodu Sterowania ....................................................................... 1-15

Panel Operatorski .................................................................................. 1-16

Rozdział 2 Instalacja Bezpieczeństwo i Przepisy ...................................................................... 2-1

Rozpakowanie i Sprawdzenie ................................................................. 2-1

Transport i Posadowienie Przemiennika ................................................. 2-2

Podnoszenie ...................................................................................... 2-3

Przetaczanie na Rolkach lub Rurach ............................................... 2-4

Podnośnik Widłowy ........................................................................ 2-4

Magazynowanie ................................................................................. 2-5

Posadowienie Przemiennika .................................................................... 2-5

Dobór Miejsca Posadowienia ............................................................ 2-5

Instalacja ................................................................................................... 2-7

Łączenie Sekcji Rozdzielonych do Transportu ........................................ 2-7

Łączenie Sekcji ........................................................................................ 2-8

Połączenia Przewodów Sterowania........................................................ 2-17

Demontaż Zaczepów Hakowych Dławika DC .............................. 2-22

Demontaż Kątowników do Podnoszenia................................................ 2-23

Wskaźniki Wstrząsów ..................................................................... 2-24

Instalacja Osłon Wylotu Powietrza ............................................... 2-25

Wentylatory Wewnętrzne .............................................................. 2-26

Wentylatory Zewnętrzne i Osłony ................................................... 2-27

Widoki Szaf i Rysunki Wymiarowe Przemiennika ............................... 2-28

Widok Szaf Przemiennika PowerFlex7000 Rozmiar „C” ....................... 2-29

Typowy Układ Sekcji Przemiennika PowerFlex7000L ........................ 2-109

Sekcja Sterowania i Przedział Kablowy ............................................... 2-109

Widok Głownych Elementów Sekcji Przemiennika ............................. 2-109

Oznaczenia Elementów i Urządzeń Zgodnie z IEC ............................ 2-117

ii Spis Treści

7000-UM301C-PL-P – Czerwiec 2013 7000 Rozmiar „C”

Rozdział 2 Instalacja c.d. Dobór Kabli Siłowych ........................................................................ 2-117

Uwagi Ogólne ................................................................................ 2-117

Izolacja Kabli .............................................................................. 2-118

Numeracja Grup Kablowych ................................................................ 2-119

Wprowadzanie Kabli Siłowych .......................................................... 2-120

Dostęp do Zacisków Siłowych .................................................... 2-120

Połączenia Siłowe ............................................................................... 2-123

Połączenia Zewnętrzne ................................................................ 2-123

Połączenia Obwodu Chłodzenia Wodnego ......................................... 2-124

Wymiennik Woda-Powietrze ...................................................... 2-124

Wymiennik Woda-Woda ............................................................... 2-126

Okablowanie Zasilania i Sterowania .................................................. 2-128

Kable Sterujące ........................................................................... 2-128

Wytyczne Podłączenia Enkodera ................................................ 2-129

Ochrona przed Zakłóceniami Radiowymi i Indukowanymi ........ 2-129

Zniekształcenia Sygnałów ........................................................... 2-130

Nieużywane Wejścia ................................................................... 2-131

Informacje Dotyczące Podłączenia Kabli przez Użytkownika ... 2-132

Wykonanie Uziemienia ....................................................................... 2-133

Wytyczne i Sposoby Uziemiania Kabli Sygnałowych i Kabli

Obwodów Bezpieczeństwa .................................................... 2-134

Wymagania i Parametry Dotyczące Wykonania Uziemień przez

Użytkownika i Instalatora Przemiennika ............................... 2-135

Identyfikacja Typu Sieci Zasilającej - Systemy Zasilania z

Uziemionym i Izolowanym Punktem Zerowym .................... 2-135

Szyna Uziemienia ........................................................................ 2-135

Blokady ............................................................................................... 2-136

Rozdział 3 Panel Operatorski Opis Rozdziału ........................................................................................ 3-1

Terminologia ........................................................................................... 3-1

Wprowadzenie ........................................................................................ 3-3

Klawiatura ............................................................................................... 3-3

Wyświetlane Klawisze Funkcyjne .................................................. 3-3

Klawisze Kursora (Wyboru) ........................................................... 3-4

Klawisze Wprowadzania Danych ................................................... 3-4

Co Nazywamy Ekranem? ........................................................................ 3-5

Elementy Ekranu ............................................................................. 3-5

Okna Informacyjne .......................................................................... 3-6

Odczyt / Zapis Danych Przemiennika ............................................. 3-7

Błąd Komunikacji ........................................................................... 3-7

Zmiana Języka ................................................................................. 3-8

Ogólne Działanie ............................................................................. 3-8

Sekwencja Załączania Panelu Operatorskiego ....................................... 3-9

Główne Menu ........................................................................................ 3-11

W jaki Sposób: ....................................................................................... 3-12

Przywoływać Pomoc ..................................................................... 3-12

Przywoływać Informacje Dodatkowe ........................................... 3-12

Przywoływać Pomoc Dotyczącą Pomocy ..................................... 3-13

Spis Treści iii


Rozdział 3 Panel Operatorski c.d. Modyfikowanie Działanie Panelu (Utility) ........................................... 3-14

Zmiana Czasu Wyłączania Podświetlania Wyświetlacza ............. 3-14

Zmiana Kontrastu .......................................................................... 3-15

Ustawianie Czasu .......................................................................... 3-16

Ustawianie Daty ............................................................................ 3-17

Wybór Wskaźników ...................................................................... 3-17

Podgląd Wersji Oprogramowania ................................................. 3-20

Przesyłanie Danych Zapisanych w Pamięci .................................. 3-21

Poziomy Dostępu ........................................................................... 3-21

Wybór Parametru .................................................................................. 3-22

Wybór przez Grupę ....................................................................... 3-22

Wybór przez Nazwę ...................................................................... 3-23

Wybór przez Numer ...................................................................... 3-24

Edycja Tekstu ........................................................................................ 3-26

Konfiguracja Przemiennika (Drive Setup) ............................................. 3-28

Wejście/Zmiana Poziomu Dostępu (Access) ................................ 3-28

Programowanie Przemiennika ............................................................... 3-32

Wybór Języka ................................................................................ 3-33

Zmiana Wartości Parametrów ....................................................... 3-34

Parametry Liczbowe ...................................................................... 3-34

Parametry z Opcjami do Wyboru .................................................. 3-36

Parametry Bitowe .......................................................................... 3-37

Porty Analogowe ........................................................................... 3-38

Maski Błędów ................................................................................ 3-40

Błędy Definiowane przez Użytkownika ........................................ 3-43

PLC ................................................................................................ 3-44

XIO ................................................................................................. 3-45

Komunikaty Podpowiedzi ............................................................. 3-46

Zapis/Przywracanie Konfiguracji (NVRAM) ............................... 3-47

Ustawienia Domyślne – Initialize ................................................. 3-47

Zapis – Save .................................................................................. 3-47

Ładowanie – Load ......................................................................... 3-48

Wyświetlanie Parametrów .................................................................... 3-48

Grupa Użytkownika - Custom Group ........................................... 3-50

Status Przemiennika .............................................................................. 3-51

Przegląd i Kasowanie Alarmów ............................................................ 3-51

Pomoc Dotycząca Alarmów .......................................................... 3-52

Wydruk Danych .................................................................................... 3-53

Diagnostyczna Rejestracja Przebiegów ................................................ 3-54

Określanie Kanałów Rejestracji .................................................... 3-56

Konfiguracja Wyzwalania ............................................................. 3-56

Ustawianie Częstości Próbek i Poziomu Wyzwalania .................. 3-57

Start Rejestracji ............................................................................. 3-58

Obsługa Pamięci Flash .......................................................................... 3-59

Formatowanie Karty Flash ............................................................ 3-61

Przeglądanie Katalogu Karty ......................................................... 3-62

Wybór Pliku .................................................................................. 3-62

Wprowadzanie Nazwy Pliku ......................................................... 3-63

Ładowanie Oprogramowania (Firmware) ............................................. 3-63

iv Spis Treści


Rozdział 3 Panel Operatorski c.d. Kopiowanie Parametrów ....................................................................... 3-65

Zapis do Panelu Operatorskiego ................................................... 3-66

Ładowanie z Panelu ...................................................................... 3-66

Zapis do Karty Pamięci ................................................................. 3-66

Ładowanie z Karty Pamięci .......................................................... 3-67

Format Plików Parametrów ........................................................... 3-67

Ładowanie Modułów Językowych ........................................................ 3-68

Programowanie Przemiennika .............................................................. 3-69

Zaawansowane Operacje Ekranowe ..................................................... 3-70

Statystyka Komunikacji ................................................................ 3-70

Analizator Protokołu Komunikacji ............................................... 3-71

Drukowanie Ekranu ....................................................................... 3-72

Odczyt Zawartości Pamięci ........................................................... 3-72

Ładowanie Bazy Danych ............................................................... 3-74

Schemat Blokowy Menu Panelu Operatorskiego 3-75

Co Przedstawia Schemat ? ............................................................. 3-75

Jak Korzystać ze Schematu ? ......................................................... 3-75

Przykład ......................................................................................... 3-76

Schemat Blokowy Menu Przemiennika PowerFlex7000 ............... 3-77

Instalacja Karty Pamięci PCMCIA 3-79

Opis ............................................................................................... 3-79

Instalacja Karty Pamięci ................................................................ 3-79

Obsługa Uruchomienia ........................................................................... 4-1

Sprawdzenie Instalacji Napędu z Przemiennikiem ......................... 4-1

Uruchomienie Przemiennika ........................................................... 4-2

Przed Przystąpieniem do Uruchamiania ................................................. 4-3

Wykaz Czynności Kontrolnych przed Uruchomieniem Przemiennika .... 4-4

Przygotowanie do Uruchomienia ............................................................ 4-8

Zalecane Narzędzia i Przyrządy ...................................................... 4-8

Publikacje Techniczne ............................................................................ 4-9

Instrukcja Obsługi Przemiennika PowerFlex 7000 Rozmiar „C” ........... 4-9

Parametry Przemiennika PowerFlex 7000 .............................................. 4-9

Instrukcje Dodatkowe ............................................................................. 4-9

Środki Niezbędne do Uruchomienia Przemiennika ................................ 4-9

Ważne Informacje dla Inzyniera Wykonującego Uruchomienie .......... 4-10

Kolejne Kroki Uruchomienia Przemiennika PowerFlex 7000 ............... 4-11

Arkusze Danych Uruchomienia Przemiennika PowerFlex 7000 ............ 4-12

Wykaz Czynności Kontrolnych podczas Uruchomienia Przemiennika .. 4-13

Sprawdzenie Danych Aplikacji ..................................................... 4-13

Sprawdzenie Warunków Bezpieczeństwa 4-13

Przegląd Instalacji ......................................................................... 4-13 Dane Serwisowe ............................................................................ 4-14 Testy przy Wyłączonym Zasilaniu Sterowania ............................. 4-14

Testy przy Załączonym Zasilaniu Sterowaniu .............................. 4-14

Testy ze Średnim Napięciem .......................................................... 4-15

Dokumentacja ................................................................................ 4-15

Przegląd Aplikacji Napędu ................................................................... 4-16

Schematy Systemu Napędowego z Przemiennikiem ..................... 4-16

Elektryczne Schematy Jednokreskowe............................................ 4-17

Rozdział 4 Uruchomienie

Spis Treści v


Weryfikacja Schmematu Jednokreskowego w Miejscu Instalacji .. 4-17

Kontrola Procesu Technologicznego............................................... 4-17

Sprawdzenie Warunków Bezpieczeństwa ............................................. 4-18

Odłączenie i Zablokowanie Zasilania ........................................... 4-18

Bezpieczniki Transformatora Obniżającego Napięcie .................. 4-19

Bezpieczniki i Zabezpieczenia Przeciążeniowe ............................ 4-19

Przegląd Instalacji ................................................................................. 4-20

Sprawdzenie czy Podczas Transportu Powstały Uszkodzenia ...... 4-20

Usunięcie Pozostałości Montażowych .......................................... 4-20

Osłony Ochronne ........................................................................... 4-20

Połączenia Uziemienia .................................................................. 4-20

Łączniki Szyn ................................................................................ 4-21

Okablowanie Siłowe ...................................................................... 4-21

Okablowanie Obwodów Sterowania ............................................. 4-22

Połączenia Obwodu Chłodzenia Wodnego ............................................. 4-23

Dane Serwisowe .................................................................................... 4-24

Dlaczego Dane Serwisowe są Potrzebne ? .................................... 4-24

Informacje o Użytkowniku ............................................................ 4-25

Dane Znamionowe Silnika ............................................................ 4-25

Dane Znamionowe Tachometru/Enkodera .................................... 4-25

Dane Znamionowe Przemiennika .................................................... 4-26

Informacje Dodatkowe .................................................................. 4-27

Płyty Drukowane / Moduły Przemiennika .................................... 4-28

Testy przy Wyłączonym Zasilaniu Sterowania ..................................... 4-29

Zamki z Blokadą ............................................................................ 4-29

Pomiary Rezystancji .............................................................................. 4-31

Pomiary Tyrystora SGCT .............................................................. 4-32

Rezystancja Anoda-Katoda Tyrystora SGCT ............................... 4-33

Rezystor Tłumiący Tyrystora SGCT ............................................. 4-34

Kondensator Tłumiący Tyrystora SGCT ...................................... 4-35

Pomiary Tyrystora SCR ................................................................ 4-36

Rezystancja Anoda-Katoda Tyrystora SCR .................................. 4-37

Pomiar Rezystancji Rezystora Wyrównawczego Tyrystora SCR . 4-38

Rezystancja Bramka-Katoda Tyrystora SCR ................................ 4-39

Rezystor Tłumiący Tyrystora SCR ............................................... 4-40

Kondensator Tłumiący Tyrystora SCR ......................................... 4-41

Pomiary Zasilania Sterowania ............................................................... 4-42

Zasilanie Trójfazowe ..................................................................... 4-42

Zasilanie Trójfazowe / Zasilanie Jednofazowe ............................. 4-43

Pomiary Zasilaczy ......................................................................... 4-43

Wskaźniki Prawidłowej Pracy Płyt Sterujących ........................... 4-43

Transformator Zasilania Sterowania (CPT) 4-44

Przetwornica AC/DC (PS1) ........................................................... 4-45

Przetwornica DC/DC (PS2) ........................................................... 4-46

Zasilacze Układów Wyzwalania Tyrystorów (IGDPS) ................. 4-48

Wskaźniki LED Płyty IGDPS ....................................................... 4-51

Uruchomienie Obwodu Chłodzenia Wodnego ....................................... 4-52

Sprawdzenie Wymienników Ciepła ................................................ 4-52

Sprawdzenie Zasilania w Sekcji Pompowej .................................... 4-53

Rozdział 4 Uruchomienie c.d.

vi Spis Treści


Napełnienie Obwodu Chłodzenia .................................................... 4-54

Testy Wyzwalania Tyrystorów ............................................................. 4-58

Tryb Testu Wyzwalania Bramkowego .......................................... 4-59

Test Wyzwalania Tyrystorów SCR ............................................... 4-60

Test Wyzwalania Tyrystorów SGCT ............................................ 4-62

Test Systemu ......................................................................................... 4-63

Tryb Testu Systemu ...................................................................... 4-63

Sterowanie Start/Stop Stycznika ................................................... 4-65

Wskaźniki Stanu ............................................................................ 4-65

Wejścia/Wyjścia Analogowe ........................................................ 4-66

Wejścia Analogowe ............................................................... 4-66

Wyjścia Analogowe ............................................................... 4-67

Konfiguracja Alarmów .................................................................. 4-70

Kolejność Faz Zasilania Prostowników 18-pulsowych ........................ 4-70

Pomiar Rezystancji pomiędzy Zaciskami Zasilania ...................... 4-70

Załączenie Zasilania Średniego Napięcia ..................................... 4-72

RE-ARM ....................................................................................... 4-72

Konfiguracja Diagnostyki (D_SETUP) ........................................ 4-72

Podgląd Rejestracji Przebiegów (View) ......................................... 4-73

Konfiguracja Rejestracji Przebiegów .............................................. 4-73

Kontrola Kolejności Faz Zasilania ................................................ 4-75

Test Obwodu DC .................................................................................. 4-77

Procedura Strojenia ............................................................................... 4-79

1. Prostownik ................................................................................ 4-79

2. Impedancja Silnika ................................................................... 4-84

3. Regulator Strumienia Silnika (Silnik Indukcyjny) ................... 4-86

4. Regulator Strumienia Silnika (Silnik Synchroniczny) ................ 4-92

Praca z Obciążeniem ............................................................................. 4-96

Moment Rozruchowy Silnika ........................................................ 4-96

Osiąganie Zadanych Punktów Obciążenia .................................... 4-96

Zmienne Przekształtnika ....................................................................... 4-97

Zapis Danych ........................................................................................ 4-98

Wskazówki Dotyczące Zapisu Danych ......................................... 4-98

Sprawdzenie Kolejności Faz Napięcia Zasilania .................................. 4-98

Analiza Harmonicznych (Wymagane dla Przemienników PWM) ..... 4-100

Test Prądu DC ..................................................................................... 4-102

Test Obciążenia ................................................................................... 4-103

Transfer Synchroniczny ....................................................................... 4-105

Elementy Sekcji Kablowej/Sterowania .................................................. 5-1

Pakiet Pomiaru Napięcia ......................................................................... 5-4

Wymiana Płyty Pakietu Pomiaru Napięcia ............................................. 5-5

Tłumienie Przepięć na Wejściu .............................................................. 5-6

Opis ................................................................................................. 5-6

Układ Tłumienia Przepięć (TSN) ........................................................... 5-6

Opis ................................................................................................. 5-6

Warystor MOV ................................................................................ 5-6

Bezpieczniki Warystorów MOV ..................................................... 5-7

Wymiana Bezpieczników Układu Tłumienia Przepięć ........................... 5-9

Rozdział 5 Opis i Konserwacja Elementów Przemiennika

Rozdział 4 Uruchomienie c.d.

Spis Treści vii


Wymiana Warystorów .......................................................................... 5-10

Ograniczniki Przepięć ........................................................................... 5-10

Opis ............................................................................................... 5-10

Działanie Ogranicznika .................................................................. 5-11

Wymiana Ogranicznika Przepięć .................................................. 5-12

Kontrola i Konserwacja Ogranicznika Przepięć ........................... 5-13

Wymiana Kondensatorów Obwodu Uziemiającego ............................. 5-13

Wymiana Elementów Filtru Uziemiającego ........................................... 5-15

Wymiana Przetwornika Prądu (HECS) .................................................. 5-17

Wymiana Przekładnika Prądu (CT) ...................................................... 5-18

Przedział Filtrów Pojemnościowego ..................................................... 5-19

Kondensatory Filtrów .................................................................... 5-19

Wymiana Kondensatora Filtru ...................................................... 5-20

Sprawdzenie Kondensatorów Filtru ................................................ 5-21

Elementy Pola Przekształtnikowego ..................................................... 5-23

Sekcja Przekształtników ........................................................................ 5-24

Sekcja Przekształtników .......................................................................... 5-24

Kaseta PowerCage™ ............................................................................ 5-24

Tyrystor SGCT i Obwód Tłumienia ...................................................... 5-27

Kontrola Siły Docisku w Kasecie PowerCage ...................................... 5-28

Regulacja Siły Docisku ................................................................. 5-28

Wymiana Tyrystorów SGCT ................................................................ 5-30

Wymiana Tyrystorów SCR i Płyt SPGDB 5-33

Odłączenie Obwodu Chłodzenia od Kaset PowerCage™ .................... 5-36

Ponowne Podłączenie Chłodzenia do Kasety PowerCage™ ........ 5-40

Demontaż i Wymiana Bloku Radiatora ................................................. 5-41

Instrukcja Demontażu Bloku Radiatora ......................................... 5-41

Instrukcja Montażu Bloku Radiatora ............................................... 5-42

Demontaż i Wymiana Kasety PowerCage ............................................. 5-43

Rezystory Obwodów Tłumienia ............................................................ 5-44

Sprawdzenie Rezystorów Tłumiących ........................................... 5-45

Rezystory Wyrównawcze ...................................................................... 5-45

Sprawdzenie Rezystorów Wyrównawczych ................................. 5-46

Wymiana Rezystorów Tłumiących i Wyrównawczych ........................ 5-47

Płyta Wyzwalania Tyrystorów SCR – SPGDB 5-49

Opis ............................................................................................... 5-49

Kalibracja Płyty ............................................................................. 5-49

Opis Punktów Pomiarowych ......................................................... 5-50

Opis Zacisków/Połączeń ............................................................... 5-51

Sprawdzenie Płyty SPGDB 5-52

Urządzenia .................................................................................... 5-52

Procedura Testu ............................................................................ 5-52

Kable Światłowodowe .......................................................................... 5-56

Elementy Sekcji Dławika DC i Sterowania .......................................... 5-57

Dławik DC ..................................................................................... 5-58

Elementy Zasilania Sterowania ............................................................. 5-59

Przetrzymywanie Przerw w Zasilaniu ........................................... 5-59

Zasilacz AC/DC .................................................................................... 5-62

Opis ............................................................................................... 5-62

Rozdział 5 Opis i Konserwacja Elementów Przemiennika c.d.

viii Spis Treści


Lokalizacja .................................................................................... 5-63


Procedura Wymiany ...................................................................... 5-65

Opcjonalny UPS .................................................................................... 5-66

Procedura Wymiany UPS-a ........................................................... 5-67

Schemat Obwodu Chłodzenia ................................................................. 5-68

Obwód Chłodzenia .......................................................................... 5-69

Blok Radiatora ................................................................................. 5-69

Pompy Wody Chłodzącej ................................................................ 5-69

Konserwacja i Wymiana Pomp Wody Chłodzącej ................................. 5-71

Wymiana Uszczelki Pompy............................................................. 5-71

Wymiana Pompy Wody Chłodzącej ............................................... 5-72

Rury, Przewody Elastyczne i Złącza ............................................... 5-71

Zawory Odcinające ......................................................................... 5-72

Wskaźnik Ciśnienia ......................................................................... 5-72

Wyłącznik Ciśnieniowy .................................................................. 5-72

Zawór Termostatyczny .................................................................... 5-73

Wymiana Zaworu Termostatycznego .............................................. 5-74

Instrukcja Naprawy – Sprawdzenie Termostatu ............................. 5-75

Wymiana Termostatu ...................................................................... 5-75

Wymiennik Ciepła ........................................................................... 5-76

Wskaźnik Temperatury ................................................................... 5-77

Przewodność Wody Chłodzącej ...................................................... 5-77

Czujnik Temperatury ....................................................................... 5-77

Wkład Kolumny Dejonizującej i Filtry Siatkowe ........................... 5-78

Wymiana Filtrów Siatkowych ......................................................... 5-79

Zbiornik Wyrównawczy .................................................................. 5-79

Uzupełnianie Wody Chłodzącej ...................................................... 5-80

Sitka ................................................................................................. 5-81

Chłodziwo ....................................................................................... 5-82

Proporcja Składników Chłodziwa ................................................... 5-83

Sprawdzenie czy nie Występują Wycieki ....................................... 5-84

Opróżnianie Obwodu Chłodzenia ................................................... 5-84

Niskonapięciowy Przedział Sterowania ................................................ 5-85

Zasilacz DC/DC .................................................................................... 5-86

Opis ............................................................................................... 5-86


Wymiana Zasilacza DC/DC .......................................................... 5-88

Wymiana Płyt Sterujących ...................................................................... 5-89

Złącza Wejść/Wyjść na Płytach Sterujących ........................................ 5-90

Płyta DPM ............................................................................................ 5-91

Wymiana Płyty DPM .................................................................... 5-93

Instrukcja Wymiany Płyty DPM .................................................. 5-93

Płyta Sygnałów Analogowych ACB ..................................................... 5-95

Diody Sygnalizacyjne LED ........................................................... 5-98

Moduł Interfejsu Wejść/Wyjść (IFM) ........................................... 5-99

Wejścia i Wyjścia Analogowe ...................................................... 5-99

Obwód Pętli Prądowej Sygnału Analogowego .................................... 5-100

Obwód Wejścia Analogowego .................................................... 5-101

Nieizolowane Wyjścia Analogowe ............................................. 5-102


Spis Treści ix


Zasilanie Pomocnicze +24V ........................................................ 5-102

Wymiana Płyty Sygnałów Analogowych ACB ........................... 5-103

Płyta Sprzężenia Prędkościowego ....................................................... 5-104

Rodzaje Enkoderów ..................................................................... 5-104

Karta Enkoderów 20B-ENC1 i 20B-ENC1-MX3 ......................... 5-104

Karta Enkodera Uniwersalnego 80190-759-01 i 80190-759-02 ... 5-105

Praca z Enkoderem Kwadraturowym .......................................... 5-108

Praca z Enkoderem Absolutnym .................................................. 5-109

Wytyczne Użycia Enkodera Absolutnego ................................... 5-110

Płyty Zewnętrznych Wejść/Wyjść XIO .............................................. 5-111

Wymiana Płyty Zewnętrznych Wejść/Wyjść .............................. 5-113

Płyty Interfejsów Światłowodowych OIB ............................................ 5-114

Wymiana Płyty Interfejsów Światłowodowych .......................... 5-115

Płyta Bazowa Interfejsów Światłowodowych OIBB ........................... 5-117

Punkty Testowe Płyty OIBB ............................................................... 5-118

Ładowanie Firmware’u ....................................................................... 5-119

Wprowadzenie ............................................................................. 5-119

Opis ............................................................................................. 5-119

Przygotowanie do Ładowania Firmware’u ......................................... 5-120

Przemiennik w Trybie Ładowania ............................................... 5-122

Ponowne Załadowanie Parametrów .................................................... 5-125

Ustawianie Licznika Czasu Pracy ......................................................... 5-126

Ładowania Firmware’u Panelu Operatorskiego .................................. 5-126

Karta Pamięci Flash ..................................................................... 5-126

DOSFWDL .................................................................................. 5-127

Konfiguracja Rejestracji Przebiegów Diagnostycznych 5-129

Konfiguracja Diagnostyki ........................................................... 5-129

Konfigurowanie Trendu Diagnostycznego.................................... 5-130

Odczyt i Zapis (Uploading) Danych z Przemiennika .......................... 5-136

Opis ............................................................................................. 5-136

Wymagania .................................................................................... 5-136

Procedura ....................................................................................... 5-137

Odczyt i Zapis (Uploading) Danych Sterujących ............................... 5-143

Opis ............................................................................................. 5-143

Wymagania .................................................................................... 5-143

Procedura ....................................................................................... 5-144

Wytyczne Środowiskowe .................................................................... 5-150

Materiały Niebezpieczne ............................................................. 5-150

Dielektryki Cieke Kondensatorów ................................................ 5-150

Pyty Drukowane ............................................................................ 5-150

Baterie Litowe ............................................................................... 5-151

Powłoki Chromianowe .................................................................. 5-151

Ochrona Przeciwpożarowa ............................................................ 5-151

Złomowanie ................................................................................. 5-151

Lista Czynności Przeglądu Prewencyjnego ........................................ 5-152

Przegląd na Ruchu ............................................................................... 5-152

Przegląd Roczny .................................................................................. 5-154

Zebranie Podstawowych Danych ................................................ 5-154


x Spis Treści


Inspekcja Wizualna (BEZ średniego napięcia, BEZ napięcia

sterowania) .................................................................................. 5-154

Sprawdzenie Zasilania Sterowania (BEZ średniego napięcia) ... 5-156

Końcowe Sprawdzenie przed Ponownym Uruchomieniem .......... 5-156

Dodatkowe Czynności podczas Przeglądu Prewencyjnego ........ 5-157

Raport Końcowy ......................................................................... 5-157

Szacunkowy Wymagany Czas na Przegląd ................................. 5-158

Narzędzia / Części / Dokumentacja - Zalecenia ................................. 5-159

Dodatek A Numer Katalogowy Numer Katalogowy ................................................................................. A-1

Wykonanie, Prąd Znamionowy Ciągły, Wysokość Instalacji ................ A-2

Znamionowe Napięcie Zasilania i Sterowania, Częstotliwość Zasilania A-2

Dobór Przemiennika PowerFlex7000 ..................................................... A-3

Kiedy Wymagany jest Enkoder? ............................................................ A-4

Moment Napędowy Silnika z Przemiennikiem PowerFlex 7000 ........... A-5

Słownik Terminów ................................................................................. A-5

Charakterystyki Obciążenia Typowych Aplikacji ................................. A-6

Siła Dokręcania Połączeń Śrubowych ................................................... B-1

Test Izolacji Napędu .............................................................................. C-1

Test Izolacji Przemiennika PowerFlex 7000 .......................................... C-1

Wymagane Narzędzia .................................................................. C-2

Procedura ..................................................................................... C-2

Dodatek B Siła Dokręcania Połączeń Śrubowych

Dodatek C Test Izolacji


Wstęp


Wprowadzenie

Niniejsza instrukcja jest przeznaczona dla wykwalifikowanego personelu,

posiadającego doświadczenie w posługiwaniu się urządzeniami średnich

napięć oraz energoelektronicznymi urządzeniami napędowymi o regulowanej

prędkości. Zawiera informacje przydatne do obsługi i konserwacji systemu

napędowego z przemiennikiem PowerFlex7000.

Instrukcja zawiera tylko informacje ogólne dotyczące przemiennika

PowerFlex7000, rozmiar „C”. Nie zamieszczono informacji szczegółowych

obejmujących zagadnienia takie jak:

� Schematy elektryczne i rysunki konstrukcyjne, które są opracowywane

indywidualne dla każdego zamawianego urządzenia (do celów opisowych

instrukcja może zawierać schematy generyczne).

� Wykazy części zamiennych, które są opracowywane indywidualne dla

każdego zamawianego urządzenia (instrukcja zawiera ogólną listę elementów oraz ich opis i działanie).

Powyższe informacje są dostarczane klientowi podczas procesu realizacji

zamówienia.

Szczegółowe informacje nt. Diagnostyki, Parametrów oraz Opis

Funkcjonalny przemiennika znajdują się w publikacji Podręcznik Parametrów

– publikacja 7000-TD002_-PL-P oraz publikacji Podręcznik Diagnostyki –

publikacja 7000-TG002_-PL-P.

Szczegółowe informacje pomocne przy Transporcie i Przenoszeniu

przemiennika znajdują się w publikacji Instrukcja Transportowania i

Przenoszenia – publikacja 7000-IN002_-PL-P.

Właściwy Podręcznik Użytkownika jest dostarczany zależnie od wielkości i

wykonania przemiennika:

� Rozmiar „A”, przemienniki chłodzone powietrzem mniejszych mocy (do

około 933kW lub 1250Hp)

� Rozmiar „B”, przemienniki większych mocy chłodzone powietrzem w

wersji standardowej lub z chłodzeniem ciepłowodem (heatpipe)

� Rozmiar „C”, wszystkie przemienniki chłodzone cieczą

W przypadku gdy dostawa obejmuje przemienniki o różnym rodzaju

chłodzenia lub różnej wielkości mocowej należy upewnić się, że dostępny jest

właściwy dla rodzaju i mocy przemiennika podręcznik użytkownika:

Dla Kogo Jest Przeznaczona Instrukcja?

Czego nie Zamieszczono w Instrukcji?

P-2 Wstęp


W celu zwrócenia uwagi na określone informacje w treści instrukcji przyjęto

następujące oznaczenia:

OSTRZEŻENIE: Informuje o sytuacjach, w których

niezastosowanie się do procedur postępowania może być

przyczyną wypadku.

UWAGA: Informuje o sytuacjach, w których niezastosowanie się do procedur postępowania może być przyczyną uszkodzenia urządzenia lub powstania strat

materialnych.

Zarówno ostrzeżenia jak i uwagi:

• określają miejsca występowania problemów.

• określają możliwe przyczyny problemów.

• przedstawiają skutki niewłaściwego postępowania.

• informują o możliwościach uniknięcia problemów.

NIEBEZPIECZEŃSTWO PORAŻENIA: Ten symbol ostrzega użytkownika przed niebezpieczeństwem porażenia elektrycznego, które może występować w

przypadku dotknięcia elementów składowych lub płyt drukowanych urządzenia.

Przyjęte Oznaczenia

Wstęp P-3


UWAGA: Urządzenie zawiera podzespoły wrażliwe na wyładowania elektrostatyczne (ESD - Electrostatic

Discharge). Podczas instalacji, testowania, konserwacji i naprawy należy zachować odpowiednie środki

ostrożności. Niezachowanie środków ostrożności może prowadzić do uszkodzenia elementów. Szczegółowe

informacje na ten temat można znaleźć w publikacji 8000-4.5.2, „Guarding Against Electrostatic Damage” lub w

każdym podręczniku dotyczącym zabezpieczeń przed wyładowaniami elektrostatycznymi.

UWAGA: Niewłaściwe użycie lub instalacja przemiennika mogą spowodować uszkodzenia podzespołów bądź

zmniejszyć trwałość urządzenia. Błędne połączenia lub aplikacje, takie jak: dobór zbyt małego silnika,

nieprawidłowe zasilanie, niewłaściwe napięcie zasilania lub zbyt wysoka temperatura otoczenia mogą być przyczyną

wadliwego działania całego systemu.

UWAGA: Instalacja, rozruch i konserwacja powinny być wykonywane jedynie przez wykwalifikowany personel,

znający dobrze zarówno przemiennik PowerFlex 7000, jak i współpracujące z nim urządzenia. Niezastosowanie się do

uwagi może być przyczyną wypadków i/lub uszkodzenia urządzenia.

Za wsparcie techniczne przy uruchomieniu i wsparcie dotyczące

przemienników PowerFlex7000 odpowiedzialny jest dział wsparcia

technicznego Medium Voltage Support.

Dział wsparcia technicznego jest dostępny telefonicznie pod numerem

0-01 519 740 4100, oraz lokalnie w ramach Działu Usług Technicznych

Rockwell Automation w Polsce, telefon 0-48 22 459 66 00.

Zakres oferty wsparcia technicznego Rockwell Automation obejmuje, ale nie

ogranicza się do:

- oferta na uruchomienie i zarządzanie rozruchem w miejscu uruchamiania

- oferta na modyfikacje sprzętowe w miejscu instalacji

- oferta na organizację szkoleń na obiekcie i centrum szkoleniowym

Wsparcie Techniczne przy Uruchomieniu

Ogólne Środki Ostrożności

P-4 Wstęp


Rozdział 1


Opis Przemiennika

PowerFlex™ 7000 reprezentuje trzecią generację przemienników

częstotliwości średniego napięcia Rockwell Automation. Stanowi element

rodziny przemienników PowerFlex. Rodzina przemienników PowerFlex firmy

Allen Bradley wykorzystuje wiodące technologie i sprawdzone rozwiązania

komunikacyjne, a także zachowuje standardy w komunikacji sieciowej,

programowaniu panelu operatorskiego i w zakresie sprzętowym. Urządzenie

jest przeznaczone dla użytkowników końcowych, jak i dla producentów

systemów. Przemienniki PowerFlex 7000 z chłodzeniem wodnym znajdują zastosowanie w aplikacjach o mocach od 2240kW do 6715kW (3000HP do

9000HP).

PowerFlex 7000 jest przemiennikiem częstotliwości średniego napięcia,

umożliwiającym regulację prędkości i momentu oraz sterowanie funkcjami

startu, zatrzymania i zmiany kierunku standardowych silników

asynchronicznych i synchronicznych prądu przemiennego. Jest przeznaczony

dla wielu standardowych i specjalistycznych aplikacji, takich jak wentylatory,

pompy, sprężarki, miksery, taśmociągi, piece obrotowe i stanowiska testowe.

Znajduje zastosowanie w przemyśle petrochemicznym, cementowym,

górnictwie i metalurgii, przemyśle drzewnym, energetyce, gospodarce wodnej

i oczyszczalniach ścieków.

PowerFlex 7000 jest produktem oferowanym na całym świecie, spełniającym

wymagania większości standardów, takich jak: NEC, IEC, NEMA, UL oraz

CSA. Dostępne są wykonania dla najczęściej spotykanych napięć zasilania

średniego napięcia, od 2400V do 6600V �.

Główny nacisk położono na wysoką niezawodność, łatwość użytkowania oraz

niskie koszty związane z eksploatacją.

� W przypadku napędów na 2400V i 3300V konieczny jest kontakt z producentem.

Chłodzenie Wodne Chłodzenie przekształtników i dławika DC przemiennika PowerFlex 7000,

rozmiar „C” jest wykonane z zamkniętym obwodem wody chłodzącej.

Główne Zalety Chłodzenia Wodnego

� Mniejsze gabaryty w porównaniu do przemiennika chłodzonego

powietrzem o podobnej mocy

� Większy dostępny zakres mocy

� Niższy poziom hałasu podczas pracy

� Niski poziom strat mocy odprowadzanych do pomieszczenia instalacji

� Większość strat mocy odprowadzana na zewnątrz pomieszczenia

instalacji poprzez wymiennik woda-woda lub woda-powietrze

Wstęp

1-2 Opis Przemiennika


Główne Zalety Chłodzenia Wodnego Przemiennika PowerFlex7000

� Zmniejszone koszty instalacji dzięki w pełnej integracji przemiennika i

obwodu chłodzenia

� Dostępny w dużym zakresie mocy znamionowej (do 9000HP / 6715kW)

� W celu ograniczenia oddziaływania na sieć zasilającą oferowany w

konfiguracji z prostownikiem AFE lub 18-pulsowym

� Przemiennik spełnia wymagania IEEE 519-1992

� Przyjazne dla silnika przebiegi prądu i napięcia zasilającego silnik

umożliwiające użycie standardowych i istniejących silników

- Nie są wymagane silniki typu Inverter Duty

- Nie ma potrzeby obniżania parametrów silnika

- Do ochrony izolacji silnika nie są wymagane dodatkowe filtry

stromościowe du/dt

- Możliwe zasilanie silnika kablem na odległość do 15km

� Przestronna sekcja kablowa do wykonania połączeń zasilania i silnika

� Zaciski silnikowe umożliwiające podłączenie

- 3 kable wejściowe / 3 kable wyjściowe (przemiennik Direct-to-Drive

z prostownikiem PWM)

- 9 kabli wejściowych / 3 kable wyjściowe (przemiennik z prostownikiem

18-pulsowym)

- Wprowadzenie i wyprowadzenie kabli od góry i od dołu

� 90% strat mocy przemiennika wyprowadzana na zewnątrz pomieszczenia

instalacji

� Wbudowany chłodzony wodą dławik DC zmniejsza całkowite gabaryty

przemiennika i konieczność wykonywania dodatkowych połączeń zewnętrznych przemiennika

� Sekcja z pompami wody chłodzącej zawiera:

- Obwód zasilania i zabezpieczenia silników pomp

- Instalacje pomocnicze wewnętrznego zamkniętego obwodu chłodzenia

- Chłodziwo będące mieszanką wody zdemineralizowanej oraz wolnego

od

chloranów ciekłego glikolu etylowego zapewniające niską przewodność rzędu 1-2µSiemensów/cm

3

- Obwody monitorowania temperatury chłodziwa, przepływu, poziomu

chłodziwa, przewodności i ciśnienia

- Redundantny system zasilania silników pomp (opcja)

- Automatyczne przełączanie pomp na wypadek awarii jednej z nich

- Zawory odcinające wyposażone w szybkozłączki na wypadek

konieczności wymiany pompy podczas pracy przemiennika

- Pełnopowierzchniowy ociekacz umożliwiający usunięcie chłodziwa

pozostałego po pracach serwisowych

- Ułatwiająca pracę dodatkowa pompa do napełniania i opróżniania

chłodziwa

- Instalacja i orurowanie wykonane z przemysłowego CPVC klasy 80

eliminującego możliwość kondensacji

- Obwód sterowania umożliwiający cykliczne przełączanie pracy pomp

oraz wentylatorów wymiennika woda-powietrze

Opis Przemiennika 1-3


� Konstrukcja kasety PowerCage typu „Plug and Play”

- Centralna lokalizacja sekcji umożliwiająca dostęp z każdej strony szafy

przemiennika

- Wspólna zabudowa przekształtnika prostownika i falownika

- Identyczna koncepcja konstrukcji jak przemiennika z chłodzeniem

powietrzym z dostępem od przodu, łatwym demontażem elementów bez

konieczności użycia specjalnych narzędzi

- Czas wymiany modułu mocy 5-10 minut

- Brak konieczności odłączania obwodu chłodzenia podczas wymiany

elementów przekształtnika

- Krótszy czas dostawy i zredukowany do minimum koszt produkcji w

wyniku skrócenia do minimum czasu produkcji

� Kluczykowy system blokad mechanicznych

Topologia Obwód przekształtnika silnikowego przemiennika PowerFlex 7000, wykonano

w topologii falownika prądowego (Current Source Inverter - CSI) ze

sterowaniem z modulacją szerokości impulsów (Pulse Width Modulation -

PWM) jak na Rysunku 1.1. Taka topologia przemiennika dotyczy szerokiego

zakresu napięć i mocy. Półprzewodnikowe elementy mocy można łatwo

łączyć szeregowo, co umożliwia konfigurację dla każdej wartości napięcia

zasilania. Z uwagi na obecność dławika DC ograniczającego wartość prądu w

obwodzie DC, nie jest wymagane zabezpieczenie obwodu mocy za pomocą bezpieczników półprzewodnikowych.

Dzięki zastosowaniu elementów półprzewodnikowych o wartości napięcia

wstecznego 6500V, liczba elementów falownika jest ograniczona do

minimum. Przykładowo, przy napięciu zasilania 2400V wymagane jest

zastosowanie sześciu tyrystorów, dla zakresu 3300-4600V dwunastu, a przy

napięciach 6000-6600V osiemnastu tyrystorów.

Przemiennik PowerFlex 7000 umożliwia zwrot energii hamowania do sieci

bez konieczności stosowania dodatkowych urządzeń – jest to cecha falownika

prądu. W przekształtniku silnikowym zastosowano tyrystory SGCT

(Symmetrical Gate Commutated Thyristors - tyrystory wyłączalne z

symetryczną bramką). W przekształtniku sieciowym zastosowano tyrystory

SCR (w przypadku prostownika 6- lub 18-pulsowego) lub SGCT (w

przypadku prostownika PWM).

Rysunek 1.1. Przemiennik z Prostownikiem AFE (4160V)



Rodzaje Prostowników Oferowane są dwa rodzaje konfiguracji przemiennika PowerFlex7000 z

chłodzeniem wodnym Prostownik 18-Pulsowy

Tyrystorowy prostownik 18-pulsowy ze sterowaniem fazowym pokazano na

Rysunku 1.2. W układzie 18-plsowym wymagania normy IEEE-519 są spełnione bez potrzeby stosowania filtrów pasywnych. Niezbędne jest jednak

zastosowanie wielouzwojeniowego transformatora izolującego, aby

zmniejszyć poziom harmonicznych dzięki przesunięciom fazowym. Układ 18-

pulsowy jest najbardziej popularny i lepszy od 6 i 12-pulsowych pod

względem poziomu harmonicznych po stronie zasilania.

Aby zapewnić maksymalną elastyczność w zakresie dostosowania do

posiadanej powierzchni zabudowy, kosztów inwestycyjnych i wydajności

urządzeń klimatyzacyjnych, transformatory izolujące są dostępne w

wykonaniach wnętrzowych i zewnętrznych. (Więcej szczegółów na temat

wymagań dotyczących transformatorów zamieszczono w specyfikacji 80001-

005, Transformatory do współpracy z prostownikami).

Prąd i napięcie zasilania pokazano na Rysunku 1.2. Współczynnik THD

odkształcenia prądu zasilania wnosi w przybliżeniu 5.6%, a współczynnik

THD odkształcenia napięcia zasilania (międzyfazowo) wynosi w przybliżeniu

2%. Prostownik 18-pulsowy posiada jeden mostek Master i dwa mostki Slave,

w których łącznie znajduje się 18 tyrystorów SCR.

Rysunek 1.2. Struktura oraz Prąd i Napięcie Prostownika 18-pulsowego a) prąd zasilania b) napięcie międzyfazowe



Prostownik AFE (Active Front End)

Przemiennik PowerFlex 7000 Frame „C” może być wykonany z

prostownikiem sterowanym metodą PWM. Jest to rozwiązanie szczególnie

atrakcyjne, ponieważ nie wymaga stosowania transformatora izolującego w

celu spełnienia wymagań normy IEEE 519-1992. Większość przemienników

średniego napięcia dostępnych obecnie na rynku wymaga zastosowania

transformatora wielouzwojeniowego w celu eliminacji niepożądanych

harmonicznych. W zależności od technologii transformator może mieć nawet

15 uzwojeń wtórnych. Eliminacja transformatora izolującego zmniejsza

koszty inwestycyjne i instalacyjne, ogranicza ilość potrzebnego miejsca i

zwiększa całkowitą sprawność systemu.

Prostownik AFE wymaga podobnego sterowania jak blok falownika. Na

Rysunku 1.3 przedstawiono schemat przemiennika oraz przebiegi fazy

napięcia (b) i prądu (a) zasilania. W przemienniku użyto sterowanie 42-

pulsowe z selektywną eliminacją harmonicznych (SHE), które zapewnia

eliminację 5, 7 i 11 harmonicznej. Kondensatory wejściowe ograniczają wyższe harmoniczne w prądzie zasilającym. Przepustowość filtru jest

dobrana w taki sposób, aby częstotliwość graniczna (około 300Hz dla

zasilania 60Hz) znalazła się poza obszarem rezonansu. Przy projektowaniu

filtru uwzględniany jest również wejściowy współczynnik mocy i

wymagania dotyczące współczynnika odkształcenia (THD) prądu i napięcia

na wejściu.

Prostownik AFE jest idelanym rozwiązaniem w przypadku gdy w celu

dopasowania do napięcia silnika wymagany jest transformator obniżający.

Przebiegi prądu wejściowego prostownika, napięcia na zaciskach

prostownika oraz prądu i napięcia zasilania pokazano na rysunku 1.3.

Współczynnik THD odkształcenia prądu zasilania wynosi w przybliżeniu

4.5%, a współczynnik THD odkształcenia napięcia zasilania wynosi w

przybliżeniu 1.5% (wartość THD w napięciu zależy od impedancji sieci

zasilającej). Wejściowy współczynnik mocy przemiennika z prostownikiem

PWM wynosi około 0.98 w zakresie około 30-100% prędkości dla aplikacji

z obciążeniem zmiennomomentowym..

Rysunek 1.3. Struktura oraz Prąd i Napięcie Prostownika AFE (PWM).

a) prąd zasilania b) napięcie międzyfazowe



Technologia „Direct-to-Drive”

Przemiennik PowerFlex 7000L w wykonaniu „Direct-to-Drive” umożliwia:

• Podłączenie zasilania bezpośrednio do przemiennika bez konieczności

użycia transformatora izolującego

• Podłączenie do przemiennika nowego lub istniejącego silnika bez

konieczności stosowania dodatkowych filtrów napięcia

Większość producentów przemienników na średnie napięcie, do obniżenia

poziomu harmonicznych w prądzie pobieranym z sieci zasilającej stosuje

wielouzwojeniowy transformator zasilający przemiennik. W zależności od

topologii przemiennika transformator może posiadać nawet do 15 uzwojeń wtórnych. Wadą takich rozwiązań jest wysoki stopień złożoności konstrukcji

transformatora i przemiennika, duża liczba elementów, połączeń wewnętrznych oraz punktów przyłączenia co powoduje wyższe koszty

utrzymania w ruchu i mniejszą niezawodność.

Transformator jest również wykorzystywany do ochrony silnika przed

napięciem składowej zgodnej (Common Mode Voltage). Użycie

transformatora pozwala połączyć punkt neutralny silnika z uziemieniem,

jednakże wówczas napięcie składowej zgodnej pojawia się na uzwojeniach

transformatora. To z kolei oznacza konieczność podwyższenia izolacji

uzwojeń transformatora i kabli łączących transformator z przemiennikiem tak

aby wytrzymywały dodatkowo napięcie składowej zgodnej.

Zamiast wielopoziomowego niesterowanego prostownika, przemiennik

posiada jeden prostownik zbudowany z tyrystorów SGCT sterowanych w

taki sposób, aby ograniczyć harmoniczne w prądzie pobieranym z sieci do

poziomu wymaganego przez większość światowych norm. Sterowanie AFE

jest najbardziej efektywną metodą redukcji harmonicznych ponieważ nie

posiada ograniczeń wynikających ze złożonej struktury i dużej ilości

elementów jakw przypadku przemienników wielopoziomowych.

Przemiennik w technologii „Direct-to-Drive” praktycznie nie generuje

napięcia składowej zgodnej, dzięki czemu może być użyty do nowego

lub istniejącego silnika i nie powoduje podwyższonego napięcia na

wejściu przemiennika. Zaletą takiego przemiennika w stosunku do

wersji z transformatorem izolującym jest brak wymagań podwyższonej

izolacji silnika, oraz kabli silnikowych i zasilających.

Dodatkowo w technologii „Direct-to-Drive” ograniczana jest stromość napięcia wyjściowego i wyeliminowane zjawisko fali odbitej napięcia.

Prosta konstrukcja daje w efekcie niższe koszty zakupu, niższe koszty

eksploatacji, instalacji i obsługi w stosunku do przemienników z

transformatorem zasilającym.



Przemiennik częstotliwości PowerFlex 7000L w wykonaniu „Direct-to-Drive”

ma w większości przypadków mniejsze wymiary i masę w stosunku do

przemienników z transformatorem zasilającym. Transformator izolujący to

typowo około 30-50% całkowitych wymiarów i około 50-70% masy

całkowitej przemiennika. Jednocześnie nie ma potrzeby wykonywania

połączenia kablowego pomiędzy transformatorem i przemiennikiem, dzięki

czemu instalacja jest znacznie prostsza.

Przemiennik PowerFlex7000L uzyskuje bliski sinusoidalnemu kształt prądu i

napięcia na wyjściu. Dzięki temu dodatkowe straty cieplne w silniku i

oddziaływanie na jego izolację są mało znaczące. Wzrost temperatury w

silniku zasilanym przez przemiennik wynosi typowo około 3°C (5.5°F) w

stosunku do silnika zasilanego bezpośrednio z sieci. Wartość stromości

napięcia zasilającego silnik jest niższa od 10V/µs. Szczytowa wartość napięcia widziana przez silnik odpowiada znamionowej wartości RMS

napięcia silnika podzielonej przez 0.707.

W przemienniku PowerFlex 7000 nie występuje zjawisko fali odbitej ani

nadmierna stromość dv/dt, jakie często towarzyszą napędom z falownikiem

napięciowym. Typowy kształt napięcia i prądu silnika pokazano na Rysunku

1.4. Zbliżony do sinusoidalnego kształt prądu i napięcia osiągnięto dzięki

zastosowaniu sterowania z selektywną eliminacją harmonicznych (SHE),

które zapewnia eliminację najbardziej znaczących harmonicznych, a także

filtru pojemnościowego na wyjściu (filtr jest integralną częścią przemiennika)

służącego do eliminacji harmonicznych przy wyższych prędkościach.

Przemiennik może być zastosowany do standardowych silników bez

konieczności obniżenia mocy znamionowej.

Długość kabla silnikowego jest w zasadzie nieograniczona. Rockwell

Automation testował aplikację z przemiennikiem zasilajacym silnik oddalony

o 15km (9.3mili).

Rysunek 1.4. Przebiegi Napięcia i Prądu Silnika przy Pełnym Obciążeniu i Pełnej Prędkości.

Kompatybilność z Silnikiem

Prąd silnika

Napięcie silnika

Czas [ms]



SGCT to Symetryczny Tyrystor Sterowany Bramką. Bliskie usytuowanie

bramki w strukturze półprzewodnikowej (pokazane na Rysunku 1.5) zapewnia

niską indukcyjność, a w rezultacie bardziej efektywne i równomierne

wyzwalanie tyrystora. Dzięki temu tyrystor SGCT posiada lepsze właściwości

załączania i wyłączania prądów i napięć o zmiennej wartości w stosunku do

konwencjonalnego tyrystora GTO.

Tyrystory SGCT charakteryzują się podobnymi właściwościami jak tyrystory

IGCT (stosowane w falownikach napięcia trzeciej generacji): niską wartością strat przewodzenia i przełączania, niską awaryjnością i dwustronnym

chłodzeniem zapewniającym niskie naprężenia cieplne. Jednak w odróżnieniu

od tyrystora IGCT posiadają zdolność blokowania napięcia do 6500V w obu

kierunkach przy prądzie jednokierunkowym. W przeciwieństwie do

falowników napięcia z tranzystorami IGBT, tyrystory SGCT użyte w

przemienniku PowerFlex7000, w przypadku uszkodzenia nie powodują wyładowania łukowego i nie ulegają rozerwaniu, dzięki czemu skutki

uszkodzenia pozostają w obrębie tyrystora.

Zastosowanie w przemienniku PowerFlex 7000 tyrystorów SGCT daje

znaczące korzyści, a wśród nich:

1. Uproszczenie konstrukcji obwodu tłumiącego i dziesięciokrotne

zmniejszenie pojemności tłumiącej.

2. Możliwość pracy z wyższą częstotliwością kluczowania (420-540

Hz), umożliwiając zmniejszenie o połowę rozmiarów elementów

pasywnych (dławika DC i kondensatorów filtru silnikowego).

3. Zwiększenie dynamiki przemiennika.

4. Zmniejszenie liczby elementów i w rezultacie zwiększenie

niezawodności, zmniejszenie ceny i rozmiaru przemiennika.

5. Bezłukowe,nie powodujące rozerwania uszkodzenie zwiększające

bezpieczeństwo pracy.

Rysunek 1.5 – Tyrystor SGCT ze zintegrowaną bramką (na lewo) i jego struktura półprzewodnikowa (na prawo).

Własności Tyrystora SGCT

Katoda

Bramka

Anoda



Opis Dane Techniczne

Zakres Mocy (chłodzenie wodne) NEMA: 3000 – 9000HP

IEC: 2240 – 6715kW

Rodzaj Silnika Indukcyjny lub Synchroniczny

Napięcie Zasilania � 2400V, 3300V, 4160V, 6600V

Tolerancja Napięcia Zasilania ±10% Wartości Znamionowej

Utyk Napięcia � -30%

Przetrzymywanie Przerw w Zasilaniu Sterowania

5 Okresów (wersja podstawowa)

Zabezpieczenie Przepięciowe na Wejściu �

Warystory MOV (18-pulsowy)

Ograniczniki Przepięć (AFE/D2D)

Częstotliwość Zasilania 50/60 Hz, +/- 5%

Odporność Zwarciowa na Wejściu 5 Okresów

Moc Zwarciowa na Zasilaniu dla Napięć 3300-6000V �

25MVA RMS Sym

Basic Impulse Level (BIL) � 50kV (0 – 1000m)

Rodzaj Szyn Siłowych Miedziane, pokrywane Cyną

Szyna Uziemienia Miedziana, pokrywana Cyną 6x51mm (¼x2cale)

Korytko Zewnętrznych Kabli Sterowniczych

Odzielnie montowane, Izolowane

Rodzaj Zabezpieczenia na Zasilaniu �

Stycznik Próżniowy z Odłączniko-Bezpiecznikiem lub Wyłącznik Zwarciowy

Impedancja Obwodu Wejściowego Przemiennika

Transformator Izolujący lub Dławik sieciowy

Napięcie Wyjściowe 0 – 2300 V 0 – 3300 V 0 – 4160 V 0 – 6600 V

Rodzaj Falownika PWM

Elementy Mocy Falownika Tyrystor Wyłączalny z Symetryczną Bramką

(Symmetrical Gate Commutated Thyristor - SGCT)

Rodzaj Uszkodzeń Elementów Mocy Falownika

Przebicie Trwałe Bez Zniszczenia Struktury, Bezłukowe

Częstość Uszkodzeń Elementów Mocy Falownika

100 na 1000 Milionów Godzin Pracy

Chłodzenie Elementów Mocy Falownika

Dwustronne, Zapewniające Małe Naprężenia Cieplne

Częstotliwość Przełączania Falownika

420 – 540 Hz

Liczba Tyrystorów SGCT w Falowniku

Napięcie Zasilania Liczba SGCT (na fazę)

2400 V

3300 V

4160 V

6600 V

2

4

4

6

Znamionowe napięcie wsteczne (PIV) tyrystorów SGCT

Napięcie Zasilania Napięcie Wsteczne (PIV)

2400 V

3300 V

4160 V

6600 V

6500 V

6500 V

6500 V

6500 V

Rodzaj Prostownika 6-pulsowy, PWM (Active Front End)

Elementy Mocy Prostownika SCR (Prostownik 6-pulsowy),

SGCT (Prostownik PWM Active Front End)

Rodzaj Uszkodzeń Elementów Mocy Prostownika

Przebicie Trwałe Bez Zniszczenia Struktury, Bezłukowe

Częstość Uszkodzeń Elementów Prostownika

50 (SCR), 100 (SGCT) na 1000 Milonów Godzin Pracy

Chłodzenie Elementów Mocy Falownika

Dwustronne, Zapewniające Małe Naprężenia Cieplne

� W przypadku silników 2400V i 3300V należy skontaktować się z producentem.

� Jeżeli napięcie sterowania pochodzi z wewnętrznego transformatora utyk napięcia nie może przekroczyć -25%.

� W przemiennikach 18-pulsowych stosowane są warystory, w PWM i Direct-to-Drive ograniczniki przepięć.

� Moc wyłączeniowa przy zwarciu zależy od zastosowanego urządzenia (wyłącznika lub stycznika).

� Wartość BIL jest podana dla wysokości instalacji < 1000m. Przy instalacji powyżej 1000m należy skontaktować się z producentem.

� Wyposażenie opcjonalne.

Dane Techniczne




Liczba Elementów Mocy w Prostowniku

Napięcie 18-pulsowy AFE/D2D

2400 V

3300 V

4160 V

6600 V

6

6

6

6

2

4

4

6

Znamionowe Napięcie Wsteczne (PIV) Elementów Mocy w Prostowniku

Napięcie 18-pulsowy AFE/D2D

2400 V

3300 V

4160 V 6600 V

4500 V

4500 V

4500 V

6500 V

6500V

6500V

6500V

6500V

Kształt Przebiegów Wyjściowych (na Silniku)

Zbliżone do Sinusoidy Napięcie i Prąd

Izolacja od Napięcia Średniego Światłowodowa

Rodzaj Modulacji Selektywna Eliminacja Harmonicznych (SHE)

Synchroniczna Modulacja Trapezoidalna PWM

Asynchroniczna i Synchroniczna Modulacja Wektorowa

Metoda Sterowania Digital Sesorless Direct Vector

Full Vector Control ze Sprzężeniem (Opcja Wyposażenia)

Metoda Dostrajania do Silnika Automatyczne Dostrajanie Uruchamiane z Kreatora Konfiguracji

Pasmo Regulatora Prędkości 5 – 25 Rad/s

Pasmo Regulatora Momentu 15 – 50 Rad/s

Dokładność Regulacji Prędkości 0.1% bez Sprzężenia Zwrotnego

0.01 – 0.02% ze Sprzężeniem Zwrotnym

Zakres Rampy Przyspieszania i Hamowania

Cztery Niezależne dla Hamowania i Przyspieszania 1200sek

S-rampa 2 Niezależne dla Hamowania i Przyspieszania 1200sek

Częstotliwości Pomijane Trzy Częstotliwości z Programowanym Pasmem

Zabezpieczenie od Utyku Silnika Opóźnienie / Prędkość

Wykrywania Utraty Obciążenia Nastawiany Poziom, Opóźnienie i Prędkość

Rodzaj Sterowania Prędkości i Momentu

Ograniczenie Prądu Nastawiany Poziom dla Pracy Silnikowej i Generatorowej

Częstotliwość Wyjściowa 0.2-5Hz

Przeciążalność Normalne Warunki Pracy Ciężkie Warunki Pracy

110% przez 1 Minutę co 10 Minut (Zmienny Moment

Obciążenia)

150% przez 1 Minutę co 10 Minut (Stały Moment

Obciążenia)

Typowa Wartość Sprawności > 98% (6-pulsowy)

> 97.5% (PWM Active Front End)

W Celu Uzyskania Gwarantowanych Danych dla Konkretnej Wielkości Przemiennika Należy

Skontaktować się z Producentem.

Współczynnik Mocy Prostownik AFE

Minimum 0.98, w Zakresie 30-100% Obciążenia

Zgodność z Normą IEEE 519 Zgodny z Normą IEEE 519

Poziom Hałasu < 85 dB (A) wg Normy 3074 OSHA

Hamowanie Odzyskowe Cecha Integralna – Nie Wymaga Dodatkowych Elementów ani Oprogramowania

Możliwość Lotnego Startu Tak – Zdolność do Przechwycenia Wirującego Silnika w Kierunku Do Przodu i Do Tyłu

Panel Operatorski 16 Linii po 40 Znaków – wersja PV550

Kolory ekran VGA – wersja PV1000

Języki Angielski Niemiecki

Francuski Chiński (Mandaryński)

Hiszpański Portugalski

Włoski Polski Rosyjski




Zasilanie Sterowania 220/240V lub 110/120V, 1-fazowe, 50/60Hz (20A)

Wejścia/Wyjścia Zewnętrzne 16 Wejść Cyfrowych, 16 Wyjść Cyfrowych

Obciążalność Wejść Zewnętrznych 120-240V – 1 mA

50/60Hz AC lub DC

Obciążalność Wyjść Zewnętrznych 30-260V – 1A

50/60Hz AC lub DC

Wejścia Analogowe 3 izolowane, 4-20mA lub 0-10V

Rozdzielczość Wejść Analogowych • 12-bitowe, wejście analogowe 4-20 mA • 13-bitowe, wejście analogowe 0-10V

Wyjścia Analogowe • 1, izolowane 4-20 mA • 8, nieizolowanych 0-10V

Port Komunikacyjny DPI

Czas Skanowania Wewnętrzny Port DPI – min. 2msek, max. 4msek

Protokoły Komunikacji (Opcje) R I/O Lon Works

DeviceNet Can Open

Ethernet RS485 HVAC

Profibus RS485 DF1

Modbus RS232 DF1

Interbus USB

Stopień Ochrony Obudowy NEMA Type1 (IP21), NEMA Type12 (IP42)

Zaczepy do Podnoszenia Wyposażenie Standardowe, Demontowalne

Sposób Instalacji Podstawa z profilami stalowymi

Kolor Pokrycia Lakier - Epoxy Powder

Zewnętrznie: Sandtex Light Grey (RAL 7038) – Black (RAL 8022)

Wewnętrznie: Sekcja Sterowania – High Gloss White (RAL 9003)

Blokada Otwarcia pod Napięciem Blokada Kluczykowa z Zestawem Zamka do Montażu w Rozdzielni Zasilającej Użytkownika – standard

Zabezpieczenie Antykorozyjne Części Nielakierowane – Ocynkowane, Chromianowane

Izolacja Światłowodowa Prostownik – Falownik – Przedział Sterowania

Drzwiowy Wlot Powietrza Lakierowana na Czarno Kratka Wlotowa z Matą Materiałową

Sygnalizacja Zatkania Filtru Czujnik Ciśnieniowy, Sygnalizacja Poziomu Alarmowego i Awaryjnego

Chłodziwo Mieszanka wody zdemineralizowanej i wolnego od cząstek żelaza i chloranów glikolu etylowego

Przewodność chłodziwa 1-2 µSiemensów/CM

Wymiennik ciepła Woda-Woda, Woda-Powietrze

Temperatura Otoczenia 0°C do 40°C (32°F do 104°F)

Temperatura Składowania i Transportu

-40°C do 70°C (-40°F do 185°F)

Wilgotność Względna Maksymalnie 95%, Bez Kondensacji

Wysokość Instalacji (standardowo) 0 do 1000 m n.p.m.

Wysokość Instalacji (opcjonalnie) 1001 do 5000 m n.p.m.

Odporność Sejsmiczna (wg UBC) 1, 2, 3, 4

Standardy NEMA, IEC, CSA, UL, ANSI, IEEE



Uproszczone Schematy Elektryczne

3300V/4160V - 18-Pulsowy

3300V/4160V – AFE



6000-6600V - 18-Pulsowy

6000-6600V - AFE



Schemat Blokowy Przemiennika

Rysunek 1.6. Funkcjonalny Schemat Blokowy Przemiennika PowerFlex7000

Zastosowana w przemienniku PowerFlex 7000 metoda sterowania nosi

nazwę bezpośredniego sterowania wektorowego bez sprzężenia

zwrotnego (Sensorless Direct Vector Control). Prąd stojana jest

rozkładany na składową wytwarzającą moment i składową wytwarzającą strumień, co pozwala na szybką zmianę momentu silnika

bez zmiany jego strumienia. Taka metoda sterowania jest

wykorzystywana w aplikacjach, w których prędkość jest regulowana

powyżej 6 Hz, a wymagany moment silnika nie przekracza 100%.

Przy użycia sprzężenia zwrotnego prędkości silnika możliwa jest praca

przemiennika w trybie pełnego sterowania wektorowego. Zazwyczaj

jest stosowana przy aplikacjach wymagających pracy z prędkością od

0.2Hz i momentu rozruchowego do 150%. Sterowanie wektorowe

zapewnia lepszą jakość regulacji w stosunku do sterowania skalarnego

V/Hz. Pasmo regulatora prędkości wynosi 5-25 rad/s, a regulatora

momentu 15-50 rad/s.

Bezpośrednie Sterowanie Wektorowe



Układ sterowania składa się z płyty procesora (DPM) z interfejsem do

sześciu płyt interfejsów światłowodowych (OIB) (liczba płyt zależy od

napięcia przemiennika i ilości elementów mocy) połączonych poprzez

płytę bazową (OIBB), płyty interfejsów sygnałowych analogowych

(ACB) i płyty wejść/wyjść zewnętrznych (XIO). Powyższe płyty

sterujące są używane dla prostownika i falownika, dla silnika

indukcyjnego i synchronicznego, oraz przemiennika w wersji

18-pulsowej i AFE.

Aby umożliwić realizację zaawansowanych funkcji, takich jak:

wyzwalanie, diagnostyka, obsługa błędów i sterowanie synchronizacją z

siecią, płyta DPM została wyposażona w dwa zmiennoprzecinkowe

procesory sygnałowe (DSP) oraz obwody logiczne w technologii FPGA

(Field Programmable Gate Arrays).

Rysunek 1.7. Konfiguracja Płyt Sterujących Przemiennika PowerFlex 7000 Rozmiar „C”

Płyty Obwodu Sterowania



Panel Operatorski Przemiennik PowerFlex 7000 może być wyposażony w dwa różne rodzaje paneli

operatorskich. Dotychczasowy panel operatorski przedstwiony na Rysunku 1.8A

posiada wyświetlacz monochromatyczny LCD 16-liniowy, 40-znaków/linię.

Rysunek 1.8A Dotychczasowy Panel Operatorski.

Panel jest zaprojektowany z myślą o łatwej obsługdze podczas uruchamiania,

monitoringu i diagnostyki przemiennika. Dzięki systemowi pytań i podpowiedzi

kreator konfiguracji pomaga użytkownikowi w ustawieniu wymaganych

parametrów. Komunikaty ostrzeżeń i komentarze są uzupełnione tekstem

pomocy. Kreator konfiguracji wraz z funkcją automatycznego dostrajania

pozwalają na szybsze i dokładniejsze dostrojenie przemiennika. W rezultacie

mamy równą pracę przeminnika i silnika z mniejszą liczba wyłączeń awaryjnych.

Dostępnych jest pięć trybów testowych, a w tym: test wyzwalania bramkowego

i praca z pełnym prądem obciążenia bez podłączania silnika.

W panelu dostępne są rozbudowane funkcje diagnostyczne, m.in.: oddzielne

bufory błędów i ostrzeżeń w nieulotnej pamięci RAM (NVRAM), opisy

tekstowe błędów i pomoc „on line”, a także bufor trendów dla 16 zmiennych

Obecnie stosowany panel operatorski pokazany na Rysunku 1.8B posiada

kolorowy panel graficzny LCD z systemem WindowsCE i możliwością wyboru

języka polskiego. Szczegółowe informacje dotyczące obsługi i programowania

przy pomocy opcjonalnego panelu zawiera publikacja 7000-UM201A-PL-P.

Rysunek 1.8B. Obecnie Stosowany Panel Operatorski.

rodzina 7000l podręcznik użytkownika - takom · przemiennik na Średnie napięcie powerflex...

Documents