№2 / 2014 / статья 6

Преобразователи частоты Sinamic V20 – бюджетное предложение от Siemens

Все основные функции управления электродвигателем, наглядный пользовательский интерфейс с возможностью задания параметров, регулирование частоты от нуля до 599 Гц с шагом 0,01 Гц и при этом невысокая стоимость – вот что такое преобразователь частоты SINAMICS V20 от Siemens.

В основе современной системы электропривода лежит фундаментальный принцип – ее надежность. Преобразователи семейства SINAMICS хорошо зарекомендовали себя как отказоустойчивые и неприхотливые в работе устройства. Они обеспечивают плавное регулирование частоты на выходе преобразователя в диапазоне 0…599 Гц (с разрешением 0,01 Гц).

Одной из новинок SINAMICS является бюджетное предложение SINAMICS V20. Это прямой пример того, что надежные приводные решения становятся доступней. Ценовой аспект обусловлен тем, что данные преобразователи частоты выпускаются в Китае на собственном заводе компании (полностью автоматизированное современное производство, высокий контроль качества готовой продукции).

Итак, основная концепция преобразователей частоты серии SINAMICS V20 – моноблочное исполнение (один номер для заказа). Преобразователь представлен в четырех типоразмерах: FSA, FSB, FSC и FSD (рисунок 1).

Рис. 1. Семейство преобразователей частоты серии SINAMICS V20

Рис. 1. Семейство преобразователей частоты серии SINAMICS V20

Краткие технические характеристики, в том числе и номинальная мощность, представлены в таблице 1. Обратите внимание, что данная серия предназначена для общепромышленных применений. Это обусловлено высокой перегрузочной способностью (150%). То есть, преобразователь частоты отлично подходит как для систем жизнеобеспечения, так и для систем перемещения и переработки.

Примеры применения преобразователей частоты SINAMICS V20:

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

Заказные номера и краткие технические характеристики преобразователей частоты SINAMICS V20 с однофазным питанием 230 В (-10%; +10%), 50/60 Гц представлены в таблице 1. Заказные номера и краткие технические характеристики преобразователей частоты SINAMICS V20 с трехфазным питанием 400 В (-15%; +10%), 50/60 Гц – в таблице 2.

Таблица 1. Коды заказа и краткие технические характеристики преобразователей частоты SINAMICS V20 с однофазным питанием

Код заказа Номинальные параметры Вентилятор Типоразмер
Модель со встроенным фильтром ЭМС категории С2 Модель без встроенного фильтра ЭМС Pном, кВт Pном, л.с. I вых, A
6SL3210-5BB11-2AV0 6SL3210-5BB11-2UV0 0,12 0,17 0,9 FSA
6SL3210-5BB12-5AV0 6SL3210-5BB12-5UV0 0,25 0,33 1,7
6SL3210-5BB13-7AV0 6SL3210-5BB13-7UV0 0,37 0,5 2,3
6SL3210-5BB15-5AV0 6SL3210-5BB15-5UV0 0,55 0,75 3,2
6SL3210-5BB17-5AV0 6SL3210-5BB17-5UV0 0,75 1 3,9
6SL3210-5BB21-1AV0 6SL3210-5BB21-1UV0 1,1 1,5 6 1 FSB
6SL3210-5BB21-5AV0 6SL3210-5BB21-5UV0 1,5 2 7,8 1
6SL3210-5BB22-2AV0 6SL3210-5BB22-2UV0 2,2 3 11 1 FSC
6SL3210-5BB23-0AV0 6SL3210-5BB23-0UV0 3 4 13,6 1

 

Таблица 2. Коды заказа и краткие технические характеристики преобразователей частоты SINAMICS V20 с трехфазным питанием

Код заказа Номинальные параметры Вентилятор Типоразмер
Модель со встроенным фильтром ЭМС категории С2 Модель без встроенного фильтра ЭМС Pном, кВт Pном, л.с. I вых, A
(400 В)
I вых, A
(480 В)
6SL3210-5BE13-7АV0 6SL3210-5BE13-7UV0 0,37 0,5 1,3 1,3 FSA
6SL3210-5BE15-5АV0 6SL3210-5BE15-5UV0 0,55 0,75 1,7 1,6
6SL3210-5BE17-5АV0 6SL3210-5BE17-5UV0 0,75 1 2,2 2,2
6SL3210-5BE21-1АV0 6SL3210-5BE21-1UV0 1,1 1,5 3,1 3,1 1
6SL3210-5BE21-5АV0 6SL3210-5BE21-5UV0 1,5 2 4,1 4,1 1
6SL3210-5BE22-2АV0 6SL3210-5BE22-2UV0 2,2 3 5,6 4,8 1
6SL3210-5BE23-0АV0 6SL3210-5BE23-0UV0 3 4 7,3 1 FSB
6SL3210-5BE24-0АV0 6SL3210-5BE24-0UV0 4 5 8,8 8,24 1
6SL3210-5BE25-5АV0 6SL3210-5BE25-5UV0 5,5 7,5 12,5 11 1 FSC
6SL3210-5BE27-5АV0 6SL3210-5BE27-5UV0 7,5 10 16,5 16,5 2 FSD
6SL3210-5BE31-1АV0 6SL3210-5BE31-1UV0 11 15 25 21 2
6SL3210-5BE31-5АV0 6SL3210-5BE31-5UV0 15 20 31 31 2

Из таблиц 1 и 2 видно, что имеются как однофазные, так и трехфазные преобразователи. Очень важный момент – все преобразователи частоты предназначены для трехфазных асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором. Соответственно, в случае, когда применяется однофазный преобразователь частоты (например, 1AC 230 В), питающее напряжение на входе преобразователя составляет 1AC 230 В, а на выходе – 3AC 230 В. То есть в данном случае обмотки двигателя должны быть соединены в «треугольник”.

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

  1. Простой монтаж:
    • возможность сквозного и настенного монтажа в ряд;
    • встроенный интерфейс USS с Modbus RTU;
    • встроенный тормозной прерыватель (от 7,5 кВт).
  2. Простое управление:
    • загрузка параметров без подключения к питанию;
    • макросы для подключения и прикладные макросы для быстрого ввода в эксплуатацию;
    • режим поддержания в рабочем состоянии для бесперебойной работы и в случае нестабильного электропитания;
    • широкий диапазон напряжений, высокая надежность за счет улучшенной конструкции охлаждения, а также двойная лакировка плат и электронных компонентов.
  3. Экономичность
    • ECO-режим с автоматическим уменьшением потока с U/f, U2/f;
    • спящий режим для снижения энергопотребления в режиме готовности (Stand-by);
    • индикатор энергопотребления.

Для выполнения различных задач возможно применение опционально доступного дополнительного оборудования (модули торможения, загрузчик параметров, внешняя базовая панель оператора BOP-V20) (рисунок 2).

Рис. 2. Преобразователь частоты SINAMICS V20, BOP-интерфейс и выносная базовая панель оператора BOP-V20

Рис. 2. Преобразователь частоты SINAMICS V20, BOP-интерфейс и выносная базовая панель оператора BOP-V20

Рис. 3. Модуль торможения для SINAMICS V20

Рис. 3. Модуль торможения для SINAMICS V20

Если необходимо сокращение времени торможения, возможно применение модуля торможения (рисунок 3):

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

Так как степень защиты преобразователей частоты – IP20, то для нормальной эксплуатации необходима их установка в шкафы управления. При этом есть возможность управлять преобразователем частоты, установив выносную базовую панель оператора на дверцу шкафа (рисунки 2, 4).

Внешняя BOP-v20 делает управление SINAMICS V20 еще более гибким:

  • дистанционное управление на преобразователе через внешнюю BOP-V20, к примеру, монтаж на дверцу;
  • BOP-интерфейс со слотом для SD/MCC, который может использоваться для хранения, загрузки и копирования данных;
  • простое и интуитивное управление с помощью маховичка;
  • возможное внешнее управление приводом (не в электрошкафу);
  • простое встраивание в дверцу шкафа;
  • длина кабеля – 3 м.

Загрузчик параметров – опционально доступное устройство, позволяющее сохранять и копировать параметры, не подключая преобразователь частоты к сетевому питанию (рисунок 5). В загрузчик параметров устанавливаются батарейки, которые позволяют ему работать независимо от сетевого питания.

Рис. 4. Выносная базовая панель оператора BOP-V20

Рис. 4. Выносная базовая панель оператора BOP-V20

Рис. 5. Загрузчик параметров для преобразователей частоты SINAMICS V20

Рис. 5. Загрузчик параметров для преобразователей частоты SINAMICS V20

При использовании загрузчика параметров возможны следующие операции:

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

Так же опционально доступны тормозной резистор, сетевой фильтр, сетевые и выходные дроссели.

За счет этих опций возможно:

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

Также для копирования параметров при использовании загрузчика параметров или BOP-интерфейса предлагаются карты памяти SD/MMC.

Переходя от аппаратной части к функциональным возможностям SINAMICS V20, нельзя не отметить стандартные приложения:

  • ПИД-регулятор;
  • BICO-функция;
  • режим работы: ударный старт;
  • режим работы: дополнительный пусковой момент;
  • режим работы: функция промывки насосов;
  • каскадирование двигателей;
  • гибкое управление усилением;
  • функция вобуляции;
  • компенсация скольжения;
  • две параметриуемые рампы разгона;
  • настраиваемая ШИМ.

SINAMICS V20 позволяет реально экономить электроэнергию за счет ECO-режима, режима энергосбережения в состоянии покоя, контроля энергопотребления.

Особое внимание следует уделить ECO-режиму, уменьшающему потери в двигателях. В режиме U/f за счет автоматической адаптации магнитного потока двигателя происходит автоматическая адаптация потокообразующего тока при частичной нагрузке асинхронного двигателя.

Применение ECO-режима возможно на машинах с ограниченным моментом вращения и пониженной динамикой, где высокий момент вращения двигателя необходим не на всем рабочем диапазоне.

Помимо того, что данный режим позволяет экономить до 5% потребляемой электроэнергии, дополнительно заказчик получает следующие преимущества:

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

При изменениях заданного значения или при выходе напряжения промежуточного контура преобразователя за границы номинального диапазона допуска ECO-режим деактивируется.

Преобразователи частоты SINAMICS V20 отличаются простотой управления за счет следующих особенностей:

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

Они имеют следующие функции защиты:

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

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

  • включить;
  • подтвердить/выбрать параметры двигателя;
  • выбрать макрос для подключения;
  • выбрать прикладной макрос;
  • задать общие настройки параметров;
  • запустить двигатель.

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

Включить

Необходимо выполнить комплекс мероприятий, указанный в «Кратком руководстве». В частности, выполнить все предписания (компоновка в шкафу управления и схема подключения).

Подтвердить/выбрать параметры двигателя

Рис. 6. Человеко-машинный интерфейс SINAMICS V20, расположенный на лицевой части преобразователя

Рис. 6. Человеко-машинный интерфейс SINAMICS V20, расположенный на лицевой части преобразователя

Необходимо нажать на клавишу “M” (рисунок 6), после чего перед нами появляются параметры P0100 (выбор частоты). Здесь и далее необходимо воспользоваться паспортными данными двигателя (указанными на шильдике). После ввода частоты, как и любого другого параметра, необходимо нажать “OK” для подтверждения введенного значения. Далее P0304 – напряжение двигателя, P0305 – установка тока двигателя, P0307 – выбор мощности двигателя, P0308 – коэффициент мощности (cos φ), P0311 – номинальная скорость двигателя и, наконец, P1900 – идентификация его параметров.

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

Выбор макроса для подключения

Например, Cn001 – BOP-V20, как единственный инструмент управления, или Cn010 – для управления через USS.

Выбор прикладного макроса

Например, AP000 – без изменения параметров, AP010 – приложение для насосов.

Общие настройки параметров

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

Запуск двигателя

Отличие от прямого пуска состоит в том, что частотное регулирование не дает ударных нагрузок на механическую часть установки, увеличивая ее ресурс.

Преобразователи частоты SINAMICS V20 позволяют достичь экономии потребления электроэнергии до 80% при использовании энергии торможения электродвигателя другим преобразователем в моторном режиме. То есть, если используются, скажем, два преобразователя частоты серии SINAMICS V20, подключенных по контуру звена постоянного тока, и один из них постоянно подтормаживает двигатель, то второй питается генерируемой энергией.

Таким образом устанавливается энергобаланс (генераторная/моторная энергия) через связь по постоянному току двух преобразователей частоты.

Итак, главными потребительскими преимуществами SINAMICS V20 являются:

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

SINAMICS V20 – бюджетный, надежный и простой в управлении преобразователь для базовых приложений! Заказные номера дополнительного оборудования приведены в таблицах 3…4.

 

Таблица 3. Дополнительная комплектация для однофазных и трехфазных преобразователей SINAMICS V20

Напряжение питания FS Pном, кВт Тормозной резистор Сетевой дроссель Выходной дроссель Комплект для экрана 6SL3266- ЭМС-фильтр Запасной
вентилятор
1AC 220 В А 0,12 6SE6400-4BC05-0AA0 6SE6400-3CC00-4AB3 6SE6400-3TC00-4AD3 6SL3266-1AA00-0VA0 6SE6400- 2FL01-0AB0 6SL3200-0UF01-0AA0
0,25
0,37 6SE6400-3CC01-0AB3
0,55
0,75
B 1,1 6SE6400-4BC11-2BA0 6SE6400-3CC02-6BB3 6SE6400-3TC01-0BD3 6SL3266-1AB00-0VA0 6SE6400-2FL02-6BB0 6SL3200-0UF02-0AA0
1,5
C 2,2 6SL3266-1AC00-0VA0 6SL3200-0UF03-0AA0
3 6SE6400-BC12-5CA0 6SE6400-3CC03-5CB3 6SE6400-3TC03-2CD3
3AC 400 В A 0,37 6SE6400-4BD11-0AA0 6SE6400-3CC00-2AD3 6SE6400-3TC00-4AD2 6SL3266-1AA00-0VA0 6SL3203-0BE17-7BA0 6SL3200-0UF01-0AA0
0,55
0,75 6SE6400-3CC00-4AD3
1,1
1,5 6SE6400-3CC00-6AD3
2,2 6SE6400-4BD12-0BA0 6SE6400-3CC01-0BD3 6SE6400-3TC01-0BD3
B 3 6SL3266-1AB00-0VA0 6SL3203-0BE21-8BA0 6SL3200-0UF02-0AA0
4 6SE6400-3CC01-4BD3
C 5,5 6SE6400-4BD16-5CA0 6SE6400-3CC02-2CD3 6SE6400-3TC03-2CD3 6SL3266-1AC00-0VA0 6SL3200-0UF03-0AA0
D 7,5 6SL3266-1AD00-0VA0 6SL3203-0BE23-8BA0 6SL3200-0UF04-0AA0
11 6SE6400-3CC03-5CD3
15 6SE6400-4BD21-2DA0 6SE6400-3CC04-4DD0 6SE6400-3TC05-4DD0

Таблица 4. Аксесуары и запасные части для преобразователей SINAMICS V20

Код заказа Комплектация
6SL3255-0VE00-0UA0 Загрузчик параметров
6SL3255-0VA00-2AA0 BOP-интерфейс (для V20 BOP)
6SL3201-2AD20-8VA0 Модуль торможения 1AC 230В, 8A, 3AC 400В, 7А
6SL3255-0VA00-4BA0 V20 BOP (базовая панель оператора для установки на дверцу шкафа)
6SL3256-0VP00-0VA0 BOP-кабель 3 м (для V20 BOP)
6ES7954-8LB01-0AA0 SIMATIC карта памяти (SD-карта)
6SL3255-0VC00-0HA0 RS-485-терминатор (заказ 50 шт.)

Получение технической информации, заказ образцов, заказ и доставка.

Наши информационные каналы

О компании SIEMENS

Основанная в Германии в 1847 году компания Siemens AG является сегодня крупнейшим электротехническим концерном, одним из мировых лидеров в области инженерных решений для широкого спектра отраслей промышленности. Концерн представлен в более 190 странах мира и объединяет свыше 405 тысяч сотрудников. Компания является сегодня крупнейшим электротехническим концерном, мировым лидером в области инженерных решений для различных отраслей промышленности, транспорта и связи. Слово «Siemens» являетс ...читать далее