EATON TOUR 2015 Návrh jisticích a spínacích prvků pro elektronické spouštění motorů
Výběr jisticího a spínacího prvku Základní parametry pro návrh Jmenovité parametry motoru napětí, proud, Rozběhový proud zátěže Způsob rozběhu - přímý, Y-D, softstartérem, měničem Kategorie užití AC-1, AC-3, AC-4, Třída rozběhu CLASS 5-40 Typ koordinace 1 nebo 2 Konstrukce motoru IE2 / IE3 Okolní podmínky teplota, nadmořská výška Selektivita 2
Kategorie užití pro stykače a spouštěče Definují oblast použití daného zařízení vzhledem k jeho jmenovitému proudu AC 1 Neinduktivní nebo jen slabě induktivní zátěže, topné odpory (např. odporové pece, osvětlení, elektrické topení) AC 3 Motory s kotvou nakrátko: spouštění, vypínání (přímé připojení asynchronního motoru k síti do 2,2 kw, převážná část průmyslových motorových aplikací, např.: čerpadla, ventilátory, dopravníkové pásy) AC 4 Motory s kotvou nakrátko: spouštění, brzdění protiproudem (náročné průmyslové aplikace s těžkým rozběhem, např.: jeřáby, drtiče, ) Další kategorie: AC-2, AC-5a, AC-5b, DC-1, 3
Třída rozběhu CLASS 5, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40 Vyšší číslo = delší rozběh Normální rozběh CLASS 10 = do 10 s. Těžký rozběh CLASS >10 = >10 s. 4
Typ koordinace Chování jisticích prvků při zkratu Na základě požadavku na typ 1 nebo 2 se určí vyhovující přístroje Typ koordinace 1 V případě zkratu nesmí prvek ohrozit osoby a instalaci. Před obnovením činnosti nemusí být zcela v pořádku a může vyžadovat opravu. Typ koordinace 2 V případě zkratu nesmí prvek ohrozit osoby a instalaci. Musí být připraven k obnovení činnosti. Vypínací charakteristika se po zkratu nesmí lišit od dané vypínací charakteristiky. 5
Výběr jisticího prvku Nabídka jisticích prvků pro motory Pojistky Jističe Spouštěče motorů Nadproudová relé Termistorová relé (efektivní ochrana proti přehřátí motoru) Frekvenční startér / měnič Softstartér s omezením rozběhového proudu 6
Spouštěče motorů S tepelnou spouští PKZ Jištění proti zkratu a přetížení motoru Pevně nastavená třída rozběhu (CLASS 10) Nejrozšířenější způsob ochrany motoru S elektronickou spouští PKE Jištění proti zkratu a přetížení motoru Širší rozsah nastavení spouště Nastavitelná třída rozběhu (CLASS 5 20) Teplotní stabilita vypínací charakteristiky Možnost měření proudu a teplotního obrazu motoru 7
Vypínací charakteristiky Pojistka 4 A gg PL7-C4/3 PKE12/XTU-4 PKZM0-4 8
Směrnice ErP Směrnice ErP 2009/125/ES stanovuje rámec pro definováni požadavků na ekodesign energetických spotřebičů. Nařízení komise ES č. 640/2009 pro elektromotory IE1 (standardní účinnost) IE2 (zvýšená účinnost) IE3 (vysoká účinnost) IE4 (velmi vysoká účinnost) Požadavky na vyšší účinnosti elektromotorů vedou k jejich konstrukčním změnám. 9
Účinnosti elektromotorů 10
Konstrukce motorů IE3 Větší průřez vodičů statorového vinutí snižuje ohmický odpor, a tím zajišťuje snížení tepelných ztrát. Jedná se o nejdůležitější opatření k dosažení vysoké účinnosti. Omezení vířivých proudů pomocí tenkých magnetických plechů. Delší stator umožňuje nižší hustotu magnetického toku, a tím menší tepelné ztráty v železe. Navíc zajišťuje lepší odvod tepelných ztrát do krytu. Snížení ztrát v mědi a nižší odpor rotoru v důsledku zesílení tyčí rotorové klece a použití materiálů s vyšší vodivostí. Díky vylepšené geometrii lopatek chladícího ventilátoru je k dispozici větší množství chladicího vzduchu při nižší spotřebě energie. Omezení bludných proudů. Zdokonalená geometrie tvarování statorových plechů poskytuje více prostoru pro vinutí. Snížené hysterezní ztráty díky vysoce kvalitním materiálům. 11
Nařízení ES 640/2009 Od 06-2011 je nutné použití motorů minimálně IE2 Od 01-2015 je nutné použití motorů minimálně IE3 (7.5 až 375 kw ) nebo motorů IE2 za předpokladu, že je rychlost frekvenčně řízena Od 01-2017 je nutné použití motorů minimálně IE3 (0.75 až 375 kw ) nebo motorů IE2 za předpokladu, že je rychlost frekvenčně řízena 12
Příklady chování IE3 motorů Rozběhový proud = 10 x I e 13
Příklady chování IE3 motorů Rozběhový proud = 9 x I e 14
Odborné studie Ke stažení na webu www.eaton.cz 15
Konstrukce motorů IE3 Vyšší účinnost elektromotorů má za následek vyšší indukční odpor Nižší jmenovité proudy, ale vyšší rozběhové proudy Přizpůsobení spínacích a jisticích prvků 16
EATON je IE3-ready Jisticí přístroje Spouštěče motorů PKZ, PKE Zvýšení prahu odezvy zkratové spouště zamezí nežádoucímu vypnutí Rozběhový faktor 12 15,5 Spínací přístroje Stykače DIL Zvýšení přítlačného tlaku zamezí odskoku kontaktu 17
EATON je IE3-ready V celé rozběhové části charakteristiky je proud pod vypínací úrovní U rozsahu rozběhového proudu je třeba vzít v úvahu případně tolerance magnetické spouště 18
Softstartéry Vlastnosti elektronického rozběhu motoru Polovodiče regulace napětí Plynulý rozběh motoru Rozběhový proud = 3 5 x I e Nastavitelná doba rozběhu / doběhu Rozběh se sníženým momentem bez omezení proudu s omezením proudu Frekvenční startéry / měniče Frekvenční řízení regulace napětí a frekvence Plynulý rozběh a regulace otáček Rozběhový proud = 1 1.5 x I e Jmenovitý moment i při nízkých otáčkách 19
Softstartéry 400 V 50 Hz 0 (~120) 400 V 50 Hz U [V] 400 U Start ~120 t Start t Stop t 20
Softstartéry Bez omezení proudu DS7 Motorový spouštěč Pojistky + nadproudové relé L1 L2 L3 Q1 L1 L2 L3 F1 Softstartér nezajišťuje ochranu motoru Q11 Q11 F2 L1 L2 L3 L1 L2 L3 S omezením proudu S801+/S811+ Q21 T1 T2 T3 Q21 T1 T2 T3 Alternativně Motorový spouštěč bez tepelné spouště F2 Pojistky M1 M1 Softstartér zajišťuje ochranu motoru 21
Softstartéry Typ koordinace 1 L1 L2 L3 PE Typ koordinace 2 L1 L2 L3 PE Q1 Q1 F1 L1 L2 L3 L1 L2 L3 Polovodičové pojistky T1 T2 T3 T1 T2 T3 22
Softstartéry Pro dimenzování jisticích a spínacích přístrojů v kombinaci se softstartéry řady DS7 lze jednoduše využít tabulky uvedené v katalozích a manuálech. Typ koordinace 1 Typ koordinace 2 Ochrana vedení a motoru Ochrana vedení a motoru Polovodičové pojistky jako doplnění pro jištění v koordinaci 1 Pojistková základna I q 50 ka I q 100 ka I q 100 ka DS7-34xSX024N0-.. PKZM0-25 PKZM0-25 + CL-PKZ0 3 x 170M1365 3 x 170H1007 DS7-34xSX032N0-.. PKZM0-32 PKZM0-32 + CL-PKZ0 3 x 170M1366 3 x 170H1007 DS7-34xSX041N0-.. NZMN1-M50 NZMH1-M50 3 x 170M1366 3 x 170H1007 23
Frekvenční startéry / měniče Frekvenční startéry a měniče zajišťují ochranu proti přetížení Předřazení jištění slouží jako zkratová ochrana a není nutná motorová charakteristika Přístroje umožňují doplňkovou termistorovou ochranu Kompatibilní s proudovými chrániči typu B 24
Nařízení ES 640/2009 Od 01-2017 je nutné použití motorů minimálně IE3 (0.75 až 375 kw ) nebo motorů IE2 za předpokladu, že je rychlost frekvenčně řízena Nová skupina produktů Frekvenční startér DE1 (0,25 7,5 kw) 25
DE1 - Co to je Frekvenční startér? Vzhled a jednoduchost motorového spouštěče Schopnosti a přidaná hodnota frekvenčního měniče NEJJEDNODUŠŠÍ ZPŮSOB ŘÍZENÍ OTÁČEK 26
DE1 - Proč nasadit Frekvenční startér? Plynulý rozběh motoru? Vyšší provozní spolehlivost, menší opotřebení zařízení. Omezení rozběhového proudu motoru? Rozběhový proud na úrovni jmenovitého proudu motoru. Regulace / Změna rychlosti motoru? Nové technické možnosti, variabilita zařízení. DE1!! Časté spínání motoru? Zamezení mechanického opotřebení kontaktů, zvýšení spolehlivosti. Frekvenční startér Reverzace chodu motoru? Více přístrojů, propojení silových vodičů, nutnost blokování. Řízené zpomalování / zastavení motoru. Zpomalení / zastavení motoru v minimálním čase Snížení spotřeby el. Energie? Významné snížení příkonu zařízení při regulaci výkonu. 27
DE1 Navrženo pro maximální spolehlivost Integrovaná tepelná ochrana motoru + vstup pro PTC termistor Možnost provozu i v náročných okolních podmínkách do 60 C Automatický Reset - v případě výpadku není nutný zásah obsluhy Pokročilé funkce pro ochranu přístroje proti výpadku Řízení přepětí DC meziobvodu Zastavení zátěže pomocí DC brzdění Řízení teploty přístroje 28
DE1 Variabilní možnost použití Okamžitý provoz bez parametrizace Jednoduché nastavení šroubovákem Parametrizace a zobrazení hodnot díky externímu displeji Plný komfort se softwarem DrivesConnect na vašem PC Vybaveno komunikací Modbus RTU a rozhraním SmartWire-DT 29
DE1 DXE-EXT-SET Volitelné příslušenství výhradně pro DE1 Připojení z čela DE1 Univerzální pro všechny typové velikosti Snadná parametrizace šroubovákem 30
DE1 DXE-EXT-SET Nastavení pevné frekvence 1 Nastavení ramp Konfigurace řídicí svorkovnice Frekvence EMEA / USA Přenos nastavení do DE1 Nastavení proudu motoru 31
DE1 Pokročilá nastavení Nastavení pomocí displeje nebo SW Tyto funkce jsou uspořádány v parametrech ve dvou různých úrovních Základní úroveň se skládá ze 14-ti parametrů pro nejběžnější aplikace Rozšířená sada parametrů je přístupná po zadání hesla Možnost uzamčení parametrů a ochrany nastavení heslem 32
DE1 Vlastnosti Řízení V/f (voltage boost) Přípustná montáž vedle sebe Krytí IP20 Integrovaný EMC filtr Nízké harmonické rušení < 30%THDi do 1,5 kw @ 230 V & 400 V do 2,2 kw @ 230 V / 7,5 kw @ 400 V 33
DE1 - Síťové připojení 34
DE1 - Připojení motoru 35
DE1 - Zapojení řídicí svorkovnice Ochrana pomocí termistoru Nutné nastavení DI3 36
DE1 Signalizační LED LED Zobrazení Popis RUN (zelená) FLT (červená) FLT code (červená) OFF Bliká každé 2 s ON OFF Bliká každých 0.5 s ON 1 bliknutí + 2 s OFF 2 bliknutí + 2 s OFF 3 bliknutí + 2 s OFF 4 bliknutí + 2 s OFF 5 bliknutí + 2 s OFF 6 13 bliknutí Chyba DE1 nebo není napájení Připraven, není signál start (FWD/REV) RUN OK Podpětí např. během spouštění Chyba přetížení externí chyba přepětí nadproud přehřátí Interní chyby Chybové kódy 1 5 Zobrazení pomocí LED z čela DE1 Ukládání historie 8 posledních hlášení 37
DE1- Příklady použití bez parametrizace 1) Funkce plynulého rozběhu s omezením startovacího proudu - START motoru s předvoleným směrem otáčení - DI1 = spuštění motoru (FWD) - AI1 = +10V odpovídá max. frekvenci 50Hz 38
DE1- Příklady použití bez parametrizace 2) Funkce frekvenčního startéru - START motoru s volbou směru otáčení a nastavitelnými otáčkami - DI1 = spuštění motoru (FWD) - DI2 = spuštění motoru (REV) - AI1 = zadání požadované hodnoty frekvence, 0 10V = 0 50 Hz 39
Frekvenční startéry / měniče Výběrová pomůcka v tištěné nebo online verzi Volba frekvenčního startéru / měniče Doporučené jištění Výběr příslušenství 40
41