Pr myslové elektrické pohony - frekven ní a stejnosm rné m ni e velkých výkon Siemens, s.r.o Všechna práva vyhrazena.

Transkript

1 TIA na dosah - únor 2015 Pr myslové elektrické pohony - frekven ní a stejnosm rné m ni e velkých výkon

2 Pohony Sinamics ešení pro... Strana2

3 P ehled m ni pro velké výkony ada SINAMICS a SINAMICS Perfect Harmony St ídavé i stejnosm rné pohony 75 kw 32 (60) MW (DC od 5 kw) V // 2.4 až 11.2 kv IGBT, IGCT, HV-IGBT, tyristory jednoduché i nejsložit jší aplikace vzduchové a vodní chlazení vestavné a sk í ové, s integrovaným nebo externím transformátorem konzervativní dimenzování = dlouhá životnost Strana3

4 Sk í ové jednotky: Po íta em optimalizovaný návrh sk íní Simulace teploty Simulace proud ní vzduchu IP21 IP54 IP21 IP Perforace 2 Vzduchové filtry 3 St ešní sestava 4 P í ná p epážka 5 Pr chozí p epážka Po íta em optimalizovaný návrh sk íní pro nevyšší kvalitu Strana4

5 SINAMICS jednotné komponenty, vysoká variabilita Hardware, který je modulárn rozší itelný Zam ení na variabilitu. Platforma SINAMICS je flexibilní systém ur en, jak pro základní, tak pro náro né aplikace. Je o ekávané využití v mnoha r zných sektorech. Systém sestává s modul které využívají proprietarní komunika ní rozhraní Drive-CliQ CU SMC10/20/30 TM15 TM31 Strana5

6 SINAMICS jednotné komponenty, vysoká variabilita Advanced Operator Panel: BOP20 Jednoduché, levné uživatelské rozhraní, se základní funkcionalitou Zobrazení a nastavení parametr, zobrazení ísla alarm a poruch Advanced Operator Panel: AOP30 Pokro ilé funkce, pr vodce nastavením, zobrazení pr b h parametr v ase Navrženo pro zabudování do sk ín Komunikace s J CU320/CUD po komunikaci RS485 Dostupný v r zných jazykových verzích (v etn eského) Strana6

7 SINAMICS Napájecí jednotky Basic Infeed: 6-pulse 2Q converter Line supply Line supply connection (Line Connection Module ) Optional (for switches, fuses, radio interference suppression filters, etc.) Basic EMC interference suppression U DC link 1.35*U DC link Smart Infeed: 6-pulse 4Q converter Výstupní nap tí FM* U A *U line U A 0.95*400V= 380V I ^ M Line supply Line supply connection (LCM) M Optional (for switches, fuses, radio interference suppression filters, etc.) Basic EMC interference suppression U DC link 1.35*U DC link Výstupní nap tí FM * U A *U line * Výstupní nap tí závisí na zvoleném typu ízení U A 0.95*400V= 380V Strana7

8 SINAMICS Napájecí jednotky Active Infeed: 6-pulse 4Q converter Line supply Line supply connection (Line Connection Module ) M Optional (for switches, fuses, radio interference suppression filters, etc.) Basic EMC interference suppression U DC link =1.5*U line_rated Výstupní nap tí FM * U A *U line U A 1.06*400V=425V Strana8

9 Pulzn ší ková modulace SVM / PEM / optimalizované vzory pulz OPP Modulace prostorového vektoru (SVM) Klasická metoda generování pr b hu PWM signálu Aby se dosáhlo výstupního nap tí vyšší než 92% nap tí v síti, SINAMICS m ni e lze p epínat z SVM na režim modulace hran - PEM =>to umož uje výstupní nap tí cca. 97% sí ového nap tí, které má být dosaženo (BLM). Pulsn ší ková modulace používá optimalizovaný vzor puls, ty jsou kalkulované p edem a jsou sou ástí firmware. Diagram ukazuje p íklad pulzn ší kové modulace PEM. Zdroj SVM Strana9

10 Regulovaný pohon centrální bod ve t ech dimenzích Integrovaný systém pohonu P íklady Výhoda Horizontální Integrace Integrace produkt do kompletního systému pohonu Vertikální Integrace Integrace systému do sv ta TIA Integrace v životním cyklu Nástroje a služby po celý životní cyklus SIMOTICS TIA Portal V12 Produktivita Spolehlivost Ú innost Condition Monitoring Strana 10

11 TIA na dosah - únor 2015 P ehled m ni nízké nap tí

12 Frekven ní m ni e velkých výkon Nízkonap ové m ni e SINAMICS G130 SINAMICS G150 SINAMICS G120p SINAMICS G180 SINAMICS S120 SINAMICS S150 SINAMICS DC MASTER kw kw kw 2, kw 1, kw kw 6 kw 30 MW V V V V V V V M ni s nap ovým meziobvodem M ni s nap ovým meziobvodem M ni s nap ovým meziobvodem M ni s nap ovým meziobvodem M ni s nap ovým meziobvodem M ni s nap ovým meziobvodem fázov ízený usm r ova LV-IGBT LV-IGBT LV-IGBT LV-IGBT LV-IGBT LV-IGBT tyristory Chlazený vzduchem Chlazený vzduchem / vým ník Chlazený vzduchem Chlazený vzduchem/vodou Chlazený vzduchem/vodou Chlazený vzduchem / vým ník Chlazený vzduchem Strana 12

13 SINAMICS S120 modulární systém pro každou aplikaci / více-osé aplikace b nap tí V volba napájecích jednotek: Basic Line, Smart line, Active Line paralelní azení modul pro výkony od 0,12 do 6000 kw vhodné pro vícemotorové pohony se spole ným DC meziobvodem (vyvedený DC meziobvod), nebo kompaktní AC moduly kompaktní rozm ry, vysoká modularita nízká hlu nost, vysoká ú innost možnost rekuperace (výhodné ešení Smart Infeed) Brzdné odpory velkých výkon (pro dobržd ní více pohon /velkých setrva ných hmot) široká škála aplikací, v etn integrace do S Simotion Strana 13

14 S120 Cabinet Modules b Požadavek zákazníka je náš standard Standardizovaný produkt poslední generace Funk nost a provozní bezpe nost V souladu s p íslušnými standardy Rozsáhlá dokumentace (DXF, EPLAN) Vysoká provozní dostupnost, kvalita, Vysoká variabilita vzhledem k dostupným opcím a provedení systému Nízká variance komponent / náhradních díl Nízké nároky na zastav ný prostor Transparentní uspo ádání, p izp sobitelné aplikaci Uspo ádání navrženo s ohledem na jednoduchý servis/údržbu Strana 14

15 Sinamics S120 vodní chlazení až o 60% mén zastav ného místa ve srovnání se stejnými výkony ve vzduchovém chlazení možnost vestavby v horizontální poloze možnost odd lení od okolního pracovného prostoru / úspora na protihlukových opat eních / úspora na klimatizaci / lze provozovat kdekoliv - úspora místa a náklad spojených se stavbou na zakázku vyrábíme sk ín v etn vým níkové stanice se širokou škálou p íslušenství. Strana 15

16 Sinamics G150 univerzální sk í ový pohon / jedno-osé aplikace robustní konstrukce p ehledné zapojení jednoduchý servis a údržba typov odzkoušené sk ín EMC kompatibilní (kategorie C3/C2) niklované Cu pasoviny pro vyšší odolnost široký rozsah standartní i nadstandartní výbavy díky platform SINAMICS verze cleanpower vybavena vstupním filtrem vyšších harmonických verze s vým níkem tepla vzduch->voda možnost provozu s motory v provední pro napájení z FM nebo s motory v provedení pro napájení ze sít po vybavení du/dt filtrem Strana 16

17 Sinamics S150 náro né aplikace a velký výkon / jedno-osá aplikace rekuperace Active Infeed PWM st ída s filtrací vyšších harmonických velmi nízké zkreslení THD vysoká odolnost v i nestabilitám sít nastavitelný cos nap tí sít : V nap tí motoru: až 115% napájecího nap tí výkony kw vhodný pro jakoukoliv aplikaci díky široké konfigurovatelnosti na bázi platformy SINAMICS Strana 17

18 Rozší ení portfolia - SINAMICS G120P vestavné a sk í ové jednotky Vestavné jednotky IP20 Nást nné jednotky IP55, Sk ín SINAMICS G120P series kw 400V 0, , PM230 / PM240 PM330 PM230 - IP55 G120P Cabinet Strana 18 Rozší ení Rozší ení

19 SINAMICS G120P Cabinet Napájecí nap tí 3AC V +/-10% Výkonový rozsah: kw Možno provozovat na všech sítích (TN, TT, IT) Lze využít všechny funkce modulu PM330 Dostupné ve dvou provedeních: Standardní typ A a kompaktní jednotka C Možnosti krytí: Standard: IP20, voliteln : IP21 /23 /43 /54 Okolní teplota o C, (do 50 o C p i sníženém výkonu) Dostupná široká škála katalogových opcí Speciální opce na vyžádání Typov odzkoušené provedení Odolný pr myslový design Jednoduchá p ístupnost komponent, snadné p ipojení Strana 19

20 SINAMICS G120P Cabinet Provedení sk ín Výkonový modul 330 Ovládací Panel (IOP) Jednotka CU230P-2 Rozhraní Klika se zámkem Hlavní vypína Vstupní svorky Výstupní svorky Prostor pro další komponenty Motorová tlumivka Strana 20

21 SINAMICS G120p - výkonový modul PM330 Vlastnosti Vstupní nap tí 3AC V +/-10% (TN, TT and IT) Teplota okolí o C, p i snížení výkonu do 50 o C Spínací frekvence 4kHz, automatická adaptace Integovaný EMC filtr pro instalaci v pr myslovém prost edí dle EN ::categorie C3, voliteln categorie C2 (externí filtr) Plný DC meziobvod (doporu uje se komuta ní tlumivka) Nejvyšší ú innost ve své t íd >98% Vysoké výstupní nap tí - 97% Velké množství katalogových opcí: tlumivky, dv/dt filtry, brzdné jednotky, Certifikace, v etn UL Jednoduché p ipojení kabel (zát ž lze voliteln p ipojit také vlevo zvrchu) K dispozici pomocné kontakty (X9) Odolné pr myslové provedení s ohledem na jednoduchý p ístup na všechny díly, ventilátor lze jednoduše vym nit Strana 21

22 Výkonový modul PM330 IP20 Schéma zapojení Krytí IP20 Konst. Výkon [kw] GX 160 / 200 / 250 HX 315 / 355 / DC obvod - Brzdná jednotka - Dlouhé motorové kabely - Regulované chlazení - SLVC (0-100Hz) - Jednoduché zacházení Strana 22

23 SINAMICS G120P CU230-2 ídicích jednotka - rozhraní PROFIBUS DP CU230P-2 DP PROFINET CU230P-2 PN CANopen CU230P-2 CAN Modbus RTU / USS / BACnet MS/TP Siemens FLN P1 CU230P-2 HVAC 5x DI, 3x DO, 2xAI, 1x TEMP (PT1000, LG-NI1000), 1x AO, 1x vyhodnocení PTC,KTY Strana 23

24 SINAMICS G120 P Cabinet Spolehlivý, efektivní s jednoduchou obsluhou + Integrované funkce Ventilátory, erpadla a kompresory + Použití Jednoduchá obsluha, p ipraven k zapojení a uvedení do provozu + Zelený produkt Vysoká ú innost > 98%, úspora elektrické energie + Robustní provedení Vysoká robustnost pro náro né pr myslové použití + Typov odzkoušené v etn všech dostupných katalogových rozší ení Strana 24

25 Sinamics G120 P odpov na požadavky trhu Specifický P&F m ni Efektivní ešení se zjednodušeným ovládáním Široká produktová ada Vhodné ešení pro všechny aplikace, jednoduchá konfigurovatelnost adasinamics G120P Pohled na celkovou optimalizaci Rozší ená optimalizace Zam ení na celkovou optimalizaci pohonu SIMOTICS FD Chlazení vzduchem Chlazení vodou Chlazení vzduchem (otev ené) IC 411 IC 416 IC 71 W IC 86 W IC 01 IC06 Strana 25

26 SINAMICS G180 SINAMICS na jiný zp sob M ni pro chemický, petrochemický, a procesní pr mysl Standardizované uživatelské rozhraní Výkonový rozsah: KW Nap tí: V Nap ové úrovn : 400V / 500V / 690V Ší ové zapojení: 6 24 pulsní nebo LHF (sí ový filtr) pro spln ní požadavk IEEE kvadrantní provoz Od 200 KW chlazení vzduchem/vodou Specifická standardní výbava: du/dt filter na výstupu m ni e Sí ový tlumivka na vstupu Krytí IP 21(pro kompaktní jednotky volitelné) Transportní oka pro je áb Svorkovnice NAMUR PELV (ochranné odd lení) Strana 26

27 SINAMICS G180 Rozd lení ady Sinamics G180 - compact unit Vestavné kompaktní jednotky Chassis 2,2-200kW Sinamics G180 - cabinet system Hotové sk í ové jednotky p ipravené k zapojení (systém m ni ) 2,2-200kW Sinamics G180 - cabinet unit Hotové sk í ové jednotky p ipravené k zapojení kW Strana 27

28 Stejnosm rné m ni e SIMOREG DC MASTER 6RA70 Nástupce SIMOREG DC-MASTER 6RA70 založen na platform SINAMICS 1. Integrace DC do rodiny SINAMICS 2. Nejvyšší možná kompatibilita s 6RA70 Dostupné i ve sk í ovém provedení SINAMICS DC MASTER 6RA80 Systém sk íní Rittal TS8, Krytí IP20-54 AOP30, Hlavní styka / vypína, Jisti e, Pojistky, Komuta ní tlumivky, Výstupní vypína, Svorky vyvedené na svorkovnici, p ípojnice 6RA70 lze již objednat pouze jako náhradní díl za stávající výrobné íslo, náhradní díly a stávající podpora do roku Strana 28

29 SINAMICS DC MASTER DC Package SINAMICS DC MASTER DC Package obsahuje : SINAMICS DCM DC m ni Hlavní vypína (v etn kryt a ovládacího mechanizmu) Hlavní styka (v etn varistoru) nebo jisti pro vyšší výkony Styka buzení (v etn varistoru) Komuta ní tlumivky (kotva, buzení) pojistky (kotva, buzení, DC pojistka - 4Q, v etn p íslušných držák ) + Komponenty jsou navrženy na 50Hz sí, s d razem na maximální kompatibilitu, optimální využití nominálních parametr m ni e a v souladu s komponenty využívanými ve sk í ových jednotkách SINAMICS DC Master 6RM80. Objednací íslo MLFB: DC m ni : 6RA80NN-NAANN-0AA0 -> DC Package: 6RA80 NN-NAANN -0AP0 Cena: P i využití všech komponent je cena DC package nepatrn výhodn jší, nicmén hlavní výhoda spo ívá v úspo e asu p i návrhu. Strana 29

30 TIA na dosah - únor 2015 P ehled m ni vysoké nap tí

31 Frekven ní m ni e velkých výkon Vysokonap ové m ni e SINAMICS PERFECT HARMONY GH kva MVA SINAMICS PERFECT HARMONY GH150 4 MVA MVA SINAMICS GM MVA (IGBT) 5-24 MVA (IGCT) SINAMICS SM MVA (IGBT) MVA (IGCT) SINAMICS SM120CM 7.2 / 6.5 MVA SINAMICS GL MVA per unit (higher power ratings on request) SINAMICS SL MVA Výstupní nap tí kv Výstupní nap tí ,2 kv Výstupní nap tí kv (IGBT & IGCT) 6.6 kv (IGCT) Výstupní nap tí 3.3 kv (IGCT & IGBT) 4.16 kv (IGBT) Výstupní nap tí 4.16 kv / 6.6 kv Výstupní nap tí kv Výstupní nap tí kv Multi-cell Voltage Source Inverter (VSI) Multi-cell Voltage Source Inverter (VSI) 3-level-NPC Voltage Source Inverter (VSI) 3-level-NPC Voltage Source Inverter (VSI) 3-level NPC / M2C Voltage Source Inverter (VSI) Load Commutated Inverter (LCI) Cycloconventer LV-IGBT LV-IGBT HV-IGBT (Air-/ Water-cooled) HV-IGBT (Air-/ Water-cooled) LV/HV-IGBT Thyristor Thyristor Air-/ Water-cooled Water-cooled IGCT (Water-cooled) IGCT (Water-cooled) Water-cooled Air-/ Water-cooled Air-/ Water-cooled Strana 31

32 Využívané topologie pro nap ový meziobvod Multilevel GH180 CELL 1 CELL 2 CELL 3 VÝSLEDEK Strana 32

33 Využívané topologie pro nap ový meziobvod 3L-NPC DC link 3-level inverter inverter phase AC motor Phase to inverter neutral voltage: 3-level Motor phase current Inverter phase-phase voltage: 5-level Strana 33

34 Využívané topologie pro nap ový meziobvod - Technologie M2C P Vd vz1 Arm L L1 L L2 X2 X1 L3 X2 V X21 X1 T 11 T 12 T 21 T 22 Twin module + V SM1 C - SM + V SM2 C - SM Bu ky mají pouze 2 svorky bez externího napájení DC meziobvod bez centrálního úložišt energie Flexibilní pro aplikace se spole ným DC meziobvodem vz2 Module output voltages Flexibilní z hlediska volby výstupního nap tí N Strana 34

35 Využívané topologie Strana 35

36 SINAMICS Perfect Harmony GH kw 32 (60) MW 2.4 až 11,2 kv 70 až 1250A 0 až 350 Hz asynchronní i synchronní motory technologie IGBT vzduchové a vodní chlazení nízké harmonické zkreslení modulární konstrukce Funkce pro zvýšení dostupnosti: bypass výkonové bu ky redundantní ventilátory ProToPS Strana 36

37 SINAMICS Perfect Harmony GH180 - vstupní parametry Strana 37

38 SINAMICS Perfect Harmony GH180 - faktory úspor nízké spínací ztráty nízké harmonické zkreslení sít nevyžaduje sí ový filtr vysoký cos žádné nároky na kompenzaci Sinusové výstupní pr b hy: kompatibilita s motorem bez použití filtru bez úprav na motoru, nezvyšuje hlu nost motoru, umož uje použití p vodních kabel, kabely nemají omezenou délku Konven ní ešení Ext. tlumivka NAPÁJECÍ M NI TRANSFORMÁTOR Výstupní filtr FILTR HARMONICKÝCH GH180 - PERFECT HARMONY NAPÁJECÍ TRANSFORMÁTOR M NI MOTOR MOTOR Strana 38

39 Bypass výkonové bu ky Strana 39

40 Evoluce technologie Perfect Harmony to nejlepší od každého + Robustní & spolehlivý + + Generátorické bržd ní (odporník) Standardní transformátor/flexibilita + Stand. m ni ový transformátor + Robustní & spolehlivý 3-level NPC converter technology Perfect Harmony technology Kompatibilita s motorem Dlouhé motorové kabely Záloha bun k Integrovaný transformátor SINAMICS PERFECT HARMONY GH150 + Generátorické bržd ní (odporník) Kompatibilita s motorem Dlouhé motorové kabely Záloha bun k Strana 40

41 SINAMICS PERFECT HARMONY GH150 Požadavky VN pohony se oby ejn využívají v kritických aplikacích (vysoká provozní dostupnost) V mnoha aplikacích odstávka znamená velmi vysoké ztráty ím vyšší výkon, tím je více pot ebná variabilita a možnost p izp sobení se podmínkám v míst instalace (harmonické zatížení, délky kabelových tras, nap ové namáhání, chlazení, primární nap tí transformátor apod.) + ešení SINAMICS PERFECT HARMONY GH150 spojuje bu kovou, víceúrov ovou topologii s prov eným diodovým usm r ova em, nabízejícím ješt vyšší p izp sobivost a spolehlivost Strana 41

42 Je nový, ale zárove se spoustou referencí a zkušeností Modular Platform SINAMICS + GM/SM150 = SM120 CM GH180 PERFECT HARMONY SINAMICS PERFECT HARMONY GH150 Navržen s využitím osv d eného hardware SINAMICS, s technologii a principy prov enými v praxi pro zajišt ní maximální spolehlivosti a kvality Strana 42

43 SINAMICS Perfect Harmony GH150 Vysoká flexibilita z d vodu odd litelného transformátoru + Extrémn p átelský k motor m + Odolnost proti vnit nímu + oblouku dle IEC zjednodušuje bezpe nostní koncept Bu ková konstrukce pro maximální provozní dostupnost díky redundantním bu kám a bypassu Brzdný modul pro lepší íditelnost procesu, p ípadn rychlé zastavení (volitelné) + + Strana 43

44 SINAMICS PERFECT HARMONY GH150 pohon s bu kovou topologí pro typické pr myslové aplikace Aplikace / Pr mysl Kompresory (Oil & Gas) Maximální provozní dostupnost bypass bu ky / redundantní bu ky Standardní transformátor nabízí nejvyšší variabilitu a spolehlivost erpadla (Energy, Oil & Gas, Water & Waste Water) V d sledku sinusového výstupu, nízké dodate né ztráty (vysoká ú innost) Flexibilní uspo ádání v rámci rozvodny modulární topologie (volba typu transformátoru apod.) Ventilátory (Energy, Metals and Mining) Koncept uzav eného chlazení pro minimalizaci ztrát a zne išt ní v rámci sk ín m ni e Vysoké teploty pro chladící vodu až 47 C umož uje použití v drsných podmínkách Strana 44 *) with non standard Recooling Module

45 SINAMICS PERFECT HARMONY GH150 s modulární bu kovou topologii Sk í výkonových bun k Bypass poruchové bu ky Žádné snížení rychlosti z d vodu extrémn rychlého sepnutí (rychlejší oproti p edchozí generaci) Jednoduchá údržba bu ky jsou kompaktní, lehké a mají jednoduchou montáž. IGBT moduly jsou jednoduše vym nitelné ze p edu za mén než 10 min. Vodou chlazené výkonové bu ky využívají výhody nízkonap ové technologie IGBT a kondenzátory s tzv. self-healing technologií. kvazi-sinusové nap tí s krokem 1 kv Strana 45

46 SINAMICS PERFECT HARMONY GH150 maximální flexibilita na stran sít Pulse no. Oil-filled Dry-type Outdoor Vlastnost / Funkce Lze využít standardní m ni ový transformátor (libovolné vstupní nap tí, typ chlazení, umístn ní po et pulz apod.) Výhoda Vysoká variabilita Zna ná míra p izp sobivosti / optimalizace (prostor, cena apod.) Nižší po izovací/provozní náklady Line voltage Cooling Indoor Po et pulz (12-, 18-, 24-, 36-) je nezávislý na výstupním nap tí Umož uje optimalizaci p dorysu, po izovacích náklad, harmonického zkreslení sít H 2 O Strana 46

47 SINAMICS PERFECT HARMONY GH150 maximální flexibilita na stran motoru Normal and high speed Hz New motors Induction motors IM Synchronous motors 1 Vlastnost / Funkce Obzvláš e p átelský k motor m tém sinusový výstup nízký obsah harmonických Výhoda Zanedbatelné dodate né ztráty a hlu nost motoru žádné p ídavné namáhání izolace Nevyžaduje využitý výstupní filtrace Umož uje neomezenou délku motorových kabel Long cables M Retrofit motors SYN V p ípad poruchy bu ky lze tuto p eklenout bez zastavení motoru / odstavení procesu Maximalizuje provozní dostupnost, ponechává na zákazníkovi efektivn naplánovat údržbu, zatím co modulární systém zkracuje tento as na ádov minuty 1) on request with later software version Strana 47

48 Modularita a exceletní výstupní parametry umož ují využití i v jiných oblastech P i vhodné volb DC nap tí je možné M2C moduly vzájemn kombinovat s existující adou st ída na bázi 3L NPC, a diodových/tyristorových modul SINAMICS SM120 Existující reference využívající M2C topologii: lodní generátory, testovací stolice Zákaznická výhoda: Z d vodu vynikajících sinusových nap ových pr b h lze M2C moduly využít i na stran sít, obzvlášt v aplikacích kde je pot ebné splnit tzv. Grid kód. První reference jsou již v provozu, a vykazují dlouhodob vysoce spolehlivý provoz (lodní generátory). Strana 48

49 Kontaktní informace Martin Pochyla DF PD LD Olomoucká 7/ , Brno Tel.: Mobil: Strana 49