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Siemens SINAMICS S120 Systemhandbuch
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Verwandte Anleitungen für Siemens SINAMICS S120

Inhaltszusammenfassung für Siemens SINAMICS S120

  • Seite 3: Anforderung An Fremdmotoren

    ___________________ Anforderung an Fremdmotoren Vorwort ___________________ Allgemeine Festlegungen ___________________ Sicherheitshinweise SINAMICS Motorbezogene _________ Umrichterparameter und damit verbundene S120 Anforderungen an die Anforderung an Fremdmotoren Motorqualität Qualitative Anforderungen ___________________ an eine Vorschaltinduktivität Systemhandbuch ___________________ Temperatursensoren ___________________ Spannungsbelastung ___________________ (Winkel-)Lagegeber ___________________ Literaturverzeichnis Anhang 05/2013 A5E32342468...

  • Seite 4: Qualifiziertes Personal

    Hinweise in den zugehörigen Dokumentationen müssen beachtet werden. Marken Alle mit dem Schutzrechtsvermerk ® gekennzeichneten Bezeichnungen sind eingetragene Marken der Siemens AG. Die übrigen Bezeichnungen in dieser Schrift können Marken sein, deren Benutzung durch Dritte für deren Zwecke die Rechte der Inhaber verletzen kann. Haftungsausschluss Wir haben den Inhalt der Druckschrift auf Übereinstimmung mit der beschriebenen Hard- und Software geprüft.

  • Seite 5: Inhaltsverzeichnis

    Inhaltsverzeichnis Vorwort ..............................9 Allgemeine Festlegungen ........................11 Sicherheitshinweise ..........................13 Allgemeine Sicherheitshinweise ....................13 Motorbezogene Umrichterparameter und damit verbundene Anforderungen an die Motorqualität ..17 Motorbezogene Umrichtereinstellparameter ................17 Parameter zur Motorcharakterisierung ..................19 Anforderungen an die Motorqualität..................... 19 Drehmomentkonstante und Spannungskonstante ...............
  • Seite 6 6.2.1 Analog messende Temperaturfühler ................... 76 6.2.2 Schaltende Temperatursoren ..................... 77 Anschluss ............................ 79 6.3.1 Standardschaltung bei Siemens-Motoren ................... 80 6.3.2 Sichere elektrische Trennung ..................... 81 6.3.3 Einschleifen des Temperatursensors in den 17-poligen Geberstecker ........82 6.3.4 Anschluss an die EP-Klemme des Umrichters ................82 6.3.5...
  • Seite 7 Inhaltsverzeichnis 7.1.1 Projektpartner mit hoher Erfahrung....................86 7.1.2 Projektpartner mit erstmaligem Kontakt mit umrichtergespeisten Motoren ......... 86 Bezugssystem ..........................87 Spannungssteilheit du/dt ......................88 7.3.1 Verbreitete konstruktive Gegenmaßnahmen ................90 7.3.2 Bekannte applikative Gegenmaßnahmen ..................90 Leiter-Leiter-Spannung ........................ 91 7.4.1 Verbreitete konstruktive Gegenmaßnahmen ................
  • Seite 8 Inhaltsverzeichnis Anforderung an Fremdmotoren Systemhandbuch, 05/2013, A5E32342468...

  • Seite 9: Vorwort

    ● Rotatorische Asynchronmotoren (ASM) Gegenstand des vorliegenden Dokumentes sind Motoren, die aus Drittquellen zugeliefert wurden, ohne einen Siemens Systemtest durchlaufen zu haben. Die hier niedergelegten technischen Regeln sind Grundlage für eine reibungslose Inbetriebnahme und Voraussetzung für die Erfüllung der an den Motor gerichteten Erwartungen. Es wird deshalb beschrieben, ●...
  • Seite 10 Dokumente und Normen verwiesen. Verbindlichkeit der Anforderungen Bei Motoren, die aus Drittquellen zugeliefert wurden, ohne einen Siemens Systemtest durchlaufen zu haben, muss die Systemverträglichkeit dadurch sichergestellt werden, dass a priori bestimmte Mindestanforderungen an die physikalischen Eigenschaften und die daraus abgeleiteten Umrichtereinstellparameter des Motors gestellt werden.

  • Seite 11: Allgemeine Festlegungen

    Allgemeine Festlegungen ● Für den Betrieb und die Projektierung an SINAMICS werden alle Größen stets und ausschließlich in das äquivalente Ersatzschaltbild der Sternschaltung transformiert. Hinweis Bei Dreiecksschaltung muss in eine rechnerisch äquivalente Sternschaltung umgerechnet werden. ● Alle Ströme sind als Strangströme in [A ] (bezogen auf eine äquivalente Sternschaltung) anzugeben.
  • Seite 12 Allgemeine Festlegungen Als Betriebszustand ist ein Betrieb mit konstantem Drehmoment anzusetzen. Dynamische Stromänderungen, die aufgrund einer überlagerten Drehzahl- oder Drehmomentregelung auftreten, müssen nicht berücksichtigt werden. Die Erwärmung durch den PWM-Stromrippel hingegen ist zu berücksichtigen. ● Sofern nicht anders vereinbart oder im Dokument anders dargestellt, wird als maximal zu nutzende Betriebsspannung der Grundwelle ein Wert 380 V (Klemme - Klemme) festgesetzt (= 90 %...

  • Seite 13: Sicherheitshinweise

    Sicherheitshinweise Allgemeine Sicherheitshinweise GEFAHR Lebensgefahr durch Berühren unter Spannung stehender Teile Beim Berühren unter Spannung stehender Teile erleiden Sie Tod oder schwere Verletzungen. • Arbeiten Sie an elektrischen Geräten nur, wenn Sie dafür qualifiziert sind. • Halten Sie bei allen Arbeiten die landesspezifischen Sicherheitsregeln ein. Generell gelten sechs Schritte zum Herstellen von Sicherheit: 1.
  • Seite 14 Sicherheitshinweise 3.1 Allgemeine Sicherheitshinweise WARNUNG Lebensgefahr durch Berührung unter Spannung stehender Teile bei beschädigten Geräten Unsachgemäße Behandlung von Geräten kann zu deren Beschädigung führen. Bei beschädigten Geräten können gefährliche Spannungen am Gehäuse oder an freiliegenden Bauteilen anliegen. • Halten Sie bei Transport, Lagerung und Betrieb die in den technischen Daten angegebenen Grenzwerte ein.
  • Seite 15 Sicherheitshinweise 3.1 Allgemeine Sicherheitshinweise WARNUNG Lebensgefahr durch elektrischen Schlag beim Trennen von Steckverbindungen im Betrieb Beim Trennen von Steckverbindungen im Betrieb können Lichtbögen zu schweren Verletzungen oder Tod führen. • Öffnen Sie die Verbindungen nur im spannungsfreien Zustand, sofern sie nicht ausdrücklich zum Trennen im Betrieb freigegeben sind.
  • Seite 16 Sicherheitshinweise 3.1 Allgemeine Sicherheitshinweise Anforderung an Fremdmotoren Systemhandbuch, 05/2013, A5E32342468...

  • Seite 17: Motorbezogene Umrichterparameter Und Damit Verbundene Anforderungen An Die Motorqualität

    Motorbezogene Umrichterparameter und damit verbundene Anforderungen an die Motorqualität Motorbezogene Umrichtereinstellparameter Tabelle 4- 1 Motordaten, die als Umrichtereinstellparameter verwendet werden Parameter Bedeutung Einheit sync / siehe Seite async p0304 Bemessungsspannung → (Seite 28) p0305 Bemessungsstrom s und a → (Seite 32) p0307 Bemessungsleistung →...
  • Seite 18 Motorbezogene Umrichterparameter und damit verbundene Anforderungen an die Motorqualität 4.1 Motorbezogene Umrichtereinstellparameter Parameter Bedeutung Einheit sync / siehe Seite async p0335 Motorkühlart → (Seite 67) p0338 Grenzstrom s und a p0341 Trägheitsmoment kgm² s und a p0348 Einsatzdrehzahl Feldschwächung Vdc = 600 V 1 / min s und a →...

  • Seite 19: Parameter Zur Motorcharakterisierung

    Motorbezogene Umrichterparameter und damit verbundene Anforderungen an die Motorqualität 4.2 Parameter zur Motorcharakterisierung Parameter zur Motorcharakterisierung Nachfolgend aufgeführt sind Motordaten, die zur Charakterisierung des Motors verwendet werden, aber keinen Eingang in die Umrichterparametrierung finden. Sie müssen im Datenblatt des Motorherstellers enthalten sein. Tabelle 4- 2 Parameter zur Motorcharakterisierung Name im Dokument Funktion...

  • Seite 20: Drehmomentkonstante Und Spannungskonstante

    Motorbezogene Umrichterparameter und damit verbundene Anforderungen an die Motorqualität 4.4 Drehmomentkonstante und Spannungskonstante Drehmomentkonstante und Spannungskonstante Hinweis Angaben in diesem Kapitel gelten nur für Synchronmotoren Die hier gemachten Angaben für Drehmoment- und Spannungskonstanten gelten ausschließlich für Synchronmotoren. Hinweis Asynchronmotoren Für Asynchronmotoren wird die Drehmomentkonstante nicht als direkter Parameter an den Umrichter übergeben.
  • Seite 21 Motorbezogene Umrichterparameter und damit verbundene Anforderungen an die Motorqualität 4.4 Drehmomentkonstante und Spannungskonstante Die Drehmomentkonstante muss gegenüber den zulässigen Variationen von Temperatur und Drehzahl hinreichend konstant sein. ● Gegenüber dem Stillstandswert darf die Abweichung der Drehmomentkonstante über den zulässigen Drehzahlbereich nicht größer als ±3 % sein. ●...

  • Seite 22: Hauptinduktivität

    Motorbezogene Umrichterparameter und damit verbundene Anforderungen an die Motorqualität 4.5 Hauptinduktivität Hinweis Wegen der Energieerhaltung stehen die Spannungskonstante und das „innere “ Drehmoment eines permanent erregten Synchronmotors in fester Beziehung zueinander. Im Betriebszustand für kleine Ströme (ungesättigter Motor) und für kalten Läufer geht die dort wirksame „innere“...
  • Seite 23 Motorbezogene Umrichterparameter und damit verbundene Anforderungen an die Motorqualität 4.5 Hauptinduktivität Benennung der Koordinaten des nachfolgenden Diagramms: Basispunkt: ● Lm_Iµ_rated (= Umrichterparameter p0360) Hauptinduktivität beim angegebenen Bemessungsmagnetisierungsstrom (= max. betrieblicher Magnetisierungsstrom) ● Iµ (= Umrichterparameter p0320) Feldbildender Strom, für den der Betrieb des Motor ausgelegt wurde. Er gilt für den Drehzahlbereich unterhalb der Feldschwächung (ist zugleich auch der maximale betriebliche Magnetisierungsstrom) Hinweis...
  • Seite 24 Motorbezogene Umrichterparameter und damit verbundene Anforderungen an die Motorqualität 4.5 Hauptinduktivität Bild 4-2 Abhängigkeit der Hauptinduktivität vom Magnetisierungsstrom (Betriebszustand: Leerlauf) Die Hauptinduktivität wird somit durch vier Angaben beschrieben, von denen zwei Angaben Umrichterparameter sind: Tabelle 4- 4 Angaben der Hauptinduktivität, die im Herstellerdatenblatt enthalten sein müssen Parametername Bedeutung Einheit...
  • Seite 25 Motorbezogene Umrichterparameter und damit verbundene Anforderungen an die Motorqualität 4.5 Hauptinduktivität Anforderung an den Motor: ● Steigung der Fluss-Magnetisierungsstrom-Kurve (relevant für die Flussregelung): Grad_Iµ_rated Der aktuell wirkende Magnetisierungsstrom wird durch den Flussregler des Umrichters selbsttätig so nachgestellt, dass sich ein festgelegter Zielwert des Flusses einstellt. Der Zielwert ergibt sich aus dem Produkt der angegebenen Hauptfeldinduktivität, Lm_µ_rated und dem angegebenen Bemessungsmagnetisierungsstrom, Iµ: Zielwert des Flusses (Vorgabe für den Flussreglers):...

  • Seite 26: Motor-Läuferwiderstand Kalt

    Motorbezogene Umrichterparameter und damit verbundene Anforderungen an die Motorqualität 4.6 Motor-Läuferwiderstand kalt ● Konstanz der Hauptinduktivität gegenüber dem Betriebszustand (Relevant für Qualitätsaspekte): Die Hauptinduktivität muss gegenüber den Betriebsparametern – Schlupf – momentbildender Strom – Drehzahl – Temperatur stabil sein. Die zulässigen Änderungen dürfen im freigegebenen Betriebsbereich +10 % und -5 % nicht überschreiten.
  • Seite 27 Motorbezogene Umrichterparameter und damit verbundene Anforderungen an die Motorqualität 4.6 Motor-Läuferwiderstand kalt Die Angabe des Läuferwiderstandes ist eine zentrale Größe der feldorientierten Betriebsart von Asynchronmotoren. Das Maschinendatum des Läuferwiderstandes muss den tatsächlichen, auf den Stator umgerechneten Läuferwiderstand hinreichend gut beschreiben. Deshalb darf die Abweichung zwischen dem im Herstellerdatenblatt angegebenem und dem tatsächlich wirksamen Wert maximal +/-7 % betragen.

  • Seite 28: Motor-Bemessungsspannung

    Motorbezogene Umrichterparameter und damit verbundene Anforderungen an die Motorqualität 4.7 Motor-Bemessungsspannung Motor-Bemessungsspannung Hinweis Angaben in diesem Kapitel gelten nur für Asynchronmotoren Die hier gemachten Angaben zur Motor-Bemessungsspannung gelten ausschließlich für Asynchronmotoren. p0304 Motor-Bemessungsspannung Die Bemessungsspannung gibt den Effektivwert der Außenleiterspannung an. Die Angabe gilt für den folgenden Betriebszustand: ●...

  • Seite 29: Motor-Bemessungsleistungsfaktor

    Motorbezogene Umrichterparameter und damit verbundene Anforderungen an die Motorqualität 4.8 Motor-Bemessungsleistungsfaktor Motor-Bemessungsleistungsfaktor Hinweis Angaben in diesem Kapitel gelten nur für Asynchronmotoren Die hier gemachten Angaben zum Motor-Bemessungsleistungsfaktor gelten ausschließlich für Asynchronmotoren. p0308 Motor-Bemessungsleistungsfaktor Der Leistungsfaktor ist in der Literatur als „cos φ“ bekannt. Er gibt das Verhältnis von aufgenommener elektrischer Scheinleistung zu aufgenommener elektrischer Wirkleistung im Bemessungspunkt an.

  • Seite 30: Sinusform Der Emk (Qualitätsanforderung)

    Motorbezogene Umrichterparameter und damit verbundene Anforderungen an die Motorqualität 4.9 Sinusform der EMK (Qualitätsanforderung) Sinusform der EMK (Qualitätsanforderung) Die Umrichter der SINAMICS-Baureihen arbeiten mit präziser Sinuskommutierung. In dieser Betriebsart ergibt sich genau dann ein exakt gleichmäßiges, winkelunabhängiges Drehmoment, wenn der Motor eine sinusförmige EMK (Elektromotorische Kraft) besitzt. Abweichungen von der sinusförmigen EMK führen zu einer unerwünschten Drehmomentwelligkeit.

  • Seite 31: Pol- Und Nutrasten Bei Bemessungsmoment (Qualitätsanforderung)

    Motorbezogene Umrichterparameter und damit verbundene Anforderungen an die Motorqualität 4.11 Pol- und Nutrasten bei Bemessungsmoment (Qualitätsanforderung) Für Asynchronmotoren Abnahmebedingung: Der Motor muss sich in feldorientierter Regelung mit Geber (p1300 = 21) befinden. Die Verstärkung des Drehzahlreglers ist auf "0" zu parametrieren (p1460 = 0). Der Motor lässt sich dann ohne Widerstandsmoment von außen an der Welle drehen.

  • Seite 32: Bemessungsstrom

    Motorbezogene Umrichterparameter und damit verbundene Anforderungen an die Motorqualität 4.12 Bemessungsstrom 4.12 Bemessungsstrom p0305 Motor-Bemessungsstrom Effektivwert des Strangstromes (Stromes in der Zuleitung), der sich im Bemessungspunkt einstellt. ● Im Bemessungspunkt wird Bemessungsdrehmoment bei Bemessungsdrehzahl erzeugt. Gemeint ist das Wellendrehmoment das bereits eine eventuelle Minderung durch Reibung erfahren hat.

  • Seite 33: Bemessungsdrehmoment

    Motorbezogene Umrichterparameter und damit verbundene Anforderungen an die Motorqualität 4.13 Bemessungsdrehmoment Verwendung / Wirkung des Parameters: Der Bemessungsstrom dient als Bezugsparameter für die Vorbesetzung einiger Grenzwerte. ACHTUNG Beschädigung des Motors durch Überhitzung der Wicklung Langanhaltende Beaufschlagung des Motors mit thermisch unzulässig hohem Strom führt zur Überhitzung der Wicklung.

  • Seite 34: Bemessungsleistung

    Motorbezogene Umrichterparameter und damit verbundene Anforderungen an die Motorqualität 4.14 Bemessungsleistung 4.14 Bemessungsleistung p0307 Motor-Bemessungsleistung Wellenleistung, die im Bemessungspunkt mit Bemessungsstrom und bei Bemessungsdrehzahl erreicht wird. Eine eventuelle Minderung des Wellenmomentes durch Reibung ist zu berücksichtigen. ● Die Bemessungsleistung (Bemessungsmoment bei Bemessungsdrehzahl) wird im Dauerbetrieb S1 erbracht.

  • Seite 35: Bemessungsdrehzahl

    Motorbezogene Umrichterparameter und damit verbundene Anforderungen an die Motorqualität 4.15 Bemessungsdrehzahl Für Asynchronmotoren: ● Gelegentlich vertreten Fremdmotorhersteller die Auffassung, bei Asynchronhauptspindeln genüge eine begrenzte Lastdauer von beispielsweise 10 min für den Bemessungsbetrieb. Das trifft nicht zu. Der Bemessungspunkt (Bemessungsdrehmoment bei Bemessungsdrehzahl) muss im S1-Dauerbetrieb ohne Unterbrechung thermisch möglich sein.
  • Seite 36 Motorbezogene Umrichterparameter und damit verbundene Anforderungen an die Motorqualität 4.15 Bemessungsdrehzahl Bild 4-4 Beispiel eines Drehmoment - Drehzahldiagramms für den S1-Betrieb Sofern die Maximaldrehzahl größer als die Bemessungsdrehzahl ist, soll oberhalb der Bemessungsdrehzahl die thermisch mögliche S1-Dauerleistung des Motors nicht kleiner als seine Bemessungsleistung sein.

  • Seite 37: Bemessungsfrequenz

    Motorbezogene Umrichterparameter und damit verbundene Anforderungen an die Motorqualität 4.16 Bemessungsfrequenz Hinweis Die Chassis- Antriebsgeräte sind auch in einer Ausprägung mit einer Ausgangsspannung von 690 V erhältlich. Ist der betreffende Motor ausschließlich für diese Geräte vorgesehen, so kann es sinnvoll sein, dass Kunde und Motorhersteller einvernehmlich 90 % von 690 V = 620 V als Auslegungsspannung vereinbaren.

  • Seite 38: Polpaarzahl

    Motorbezogene Umrichterparameter und damit verbundene Anforderungen an die Motorqualität 4.17 Polpaarzahl 4.17 Polpaarzahl Für Synchronmotoren: ● Zahl der EMK-Wellen (360 Grad elektrisch), die bei abgeklemmtem Umrichter an den Ständerklemmen beobachtet wird, wenn die Motorwelle um 360 Grad mechanisch gedreht wird. Falls eine Drehung um 360 Grad mechanisch nicht möglich ist, wird um einen kleineren Winkel gedreht, bei dem sich eine ganzzahlige Anzahl von EMK-Wellen ergibt.
  • Seite 39 Motorbezogene Umrichterparameter und damit verbundene Anforderungen an die Motorqualität 4.18 Streuinduktivität(en) und Vorschaltinduktivität Wirkung der Summenstreuinduktivität: ● Sie glättet den Strom so, dass aus der rechteckförmigen Spannung der Pulsweitenmodulation (PWM) ein sägezahnförmiger Strom entsteht. Sein Hub (Rippel) wird durch die Größe der Summenstreuinduktivität bestimmt. Je kleiner die Summenstreuinduktivität ist und je niedriger die PWM-Frequenz gewählt wird, desto größer ist der Stromrippel.
  • Seite 40 Motorbezogene Umrichterparameter und damit verbundene Anforderungen an die Motorqualität 4.18 Streuinduktivität(en) und Vorschaltinduktivität ● c: Ausreichende Stromglättung im Verhältnis zum Magnetisierungsstrom im Feldschwächbereich (nur bei Asynchronmotoren) ⇒ Mindestwert ● d: Ausreichende Drehmomentänderungsgeschwindigkeit ⇒ Maximalwert Die hier aufgeführten Kriterien zur Stromglättung sind auf den Motor incl. Vorschaltinduktivität anzuwenden.
  • Seite 41 Motorbezogene Umrichterparameter und damit verbundene Anforderungen an die Motorqualität 4.18 Streuinduktivität(en) und Vorschaltinduktivität zu c: Ausreichende Stromglättung im Verhältnis zum Magnetisierungsstrom im Feldschwächbereich Da bei Asynchronmotoren die Magnetisierung nicht durch Permanentmagnete, sondern durch den Magnetisierungsstrom erzeugt wird, darf der Stromrippel ein bestimmtes Verhältnis zum Magnetisierungsstrom nicht übersteigen.
  • Seite 42 Motorbezogene Umrichterparameter und damit verbundene Anforderungen an die Motorqualität 4.18 Streuinduktivität(en) und Vorschaltinduktivität Hinweis Das oben stehende Kriterium ergibt sich aus einem Querschnitt von Erfahrungen mit Applikationen von drehzahl- und lagegeregelten Antrieben. Hinweis Spindelmotoren erfüllen wegen der hohen Drehzahl diese Anforderung fast immer. Bei Torquemotoren hingegen, insbesondere bei denjenigen, die für eine langsame Drehzahl ausgelegt wurden, kann sich auf Grund der oben genannten Maximalstreuinduktivität ein Nachbesserungsbedarf ergeben.

  • Seite 43: Motor-Bemessungsmagnetisierungsstrom/-Kurzschlussstrom

    Motorbezogene Umrichterparameter und damit verbundene Anforderungen an die Motorqualität 4.19 Motor-Bemessungsmagnetisierungsstrom/-kurzschlussstrom 4.19 Motor-Bemessungsmagnetisierungsstrom/-kurzschlussstrom Die Bedeutung des Parameters p0320, „Motor-Bemessungsmagnetisierungsstrom/- kurzschlussstrom“ unterscheidet sich erheblich zwischen Synchron- und Asynchronmotoren. 4.19.1 Motor-Kurzschlussstrom, p0320 für Synchronmotoren Bei Synchronmotoren ist mit diesem Parameter der Kurzschlussstrom für den Grenzwert unendlich hoher Drehzahl und verschwindend geringem ohmschen Ständerwiderstandes gemeint.

  • Seite 44: Motor-Bemessungsmagnetisierungsstrom, P0320 Für Asynchronmotoren

    Motorbezogene Umrichterparameter und damit verbundene Anforderungen an die Motorqualität 4.20 Einsatzdrehzahl Feldschwächung 4.19.2 Motor-Bemessungsmagnetisierungsstrom, p0320 für Asynchronmotoren Bei Asynchronmotoren ist mit diesem Parameter der Magnetisierungsstrom unterhalb der Feldschwächeinsatzdrehzahl gemeint. Oberhalb der Feldschwächeinsatzdrehzahl setzt der Umrichter die Magnetisierung mit herab. Die im Datenblatt angegebene Bemessungsleistung gilt für den hier genannten Magnetisierungsstrom.

  • Seite 45: Einsatzdrehzahl Feldschwächung, P0348 Für Synchronmotoren

    Motorbezogene Umrichterparameter und damit verbundene Anforderungen an die Motorqualität 4.20 Einsatzdrehzahl Feldschwächung 4.20.1 Einsatzdrehzahl Feldschwächung, p0348 für Synchronmotoren Spannungsmaximumsregler: Bei Synchronmotoren muss die EMK im Feldschwächbereich aktiv kompensiert werden. Dazu wird ein Strom in feldschwächender Richtung in den Motor eingeprägt. Der Umrichter beobachtet laufend die Ausgangsspannung.
  • Seite 46 Motorbezogene Umrichterparameter und damit verbundene Anforderungen an die Motorqualität 4.20 Einsatzdrehzahl Feldschwächung Bild 4-7 Beispiel für Motor mit p0320 = 100 A und p0348 = 1000 Upm Erlaubter Korridor des Feldschwächstroms, gebildet durch die Parameter p0320 und p0348 Es ist zulässig die Feldschwächeinsatzdrehzahl auf eine niedrigere Spannung zu beziehen. Hinweis Verlauf der unteren Begrenzung Die Kurve des minimalen Feldschwächstroms konvergiert im oberen Drehzahlbereich gegen...
  • Seite 47 Motorbezogene Umrichterparameter und damit verbundene Anforderungen an die Motorqualität 4.20 Einsatzdrehzahl Feldschwächung Bild 4-8 Feldschwächstrom bei stark herabgesetzter Feldschwächeinsatzdrehzahl, p0348 Hinweis Wirkung der unteren Begrenzung Der tatsächlich eingeprägte Feldschwächstrom wird nie unterhalb des minimalen Feld- schwächstroms liegen, der durch p0320 und p0348 beschrieben wird. Fehlerhafte Datenblattangabe von p0348: Würde die Feldschwächeinsatzdrehzahl durch eine fehlerhafte Angabe im Datenblatt erheblich zu niedrig gesetzt, dann würde (insbesondere im unteren Drehzahlbereich) der...

  • Seite 48: Einsatzdrehzahl Feldschwächung, P0348 Für Asynchronmotoren

    Motorbezogene Umrichterparameter und damit verbundene Anforderungen an die Motorqualität 4.20 Einsatzdrehzahl Feldschwächung Hinweis Wirkung der oberen Begrenzung Würde der Kurzschlussstrom, p0320, durch eine fehlerhafte Angabe im Datenblatt zu niedrig gesetzt, dann wird der physikalisch notwendige Feldschwächstrom ab einer bestimmten Drehzahl gedeckelt. Die Drehzahl bleibt dann beim Hochlauf an dieser Stelle „hängen“. Anforderung an die Angabe von p0348 im Motordatenblatt: Als Einsatzdrehzahl Feldschwächung, p0348 soll diejenige Drehzahl angegeben werden, an der bei 25 % Bemessungsleistung die Klemmenspannung einen Effektivwert von 380 V...

  • Seite 49: Pulsfrequenz

    Motorbezogene Umrichterparameter und damit verbundene Anforderungen an die Motorqualität 4.21 Pulsfrequenz 4.21 Pulsfrequenz Die Wahl der Pulsfrequenz stellt einen Kompromiss dar zwischen den Aspekten, die den Motor betreffen und denen, die den Umrichter betreffen. Für die einzelnen Umrichtertypen der SINAMICS-Baureihen, (Booksize, Chassis, … ) ist jeweils eine Standardpulsfrequenz als Dimensionierungsgrundlage vorgesehen.

  • Seite 50: Bedingungen Und Kriterien Zum Einsatz Einer Vorschaltinduktivität

    Motorbezogene Umrichterparameter und damit verbundene Anforderungen an die Motorqualität 4.22 Bedingungen und Kriterien zum Einsatz einer Vorschaltinduktivität 4.22 Bedingungen und Kriterien zum Einsatz einer Vorschaltinduktivität 4.22.1 Vorschaltinduktivität ist vom Motorhersteller festzulegen Es obliegt dem Motorhersteller festzulegen, ob der Motor zum einwandfreien Betrieb in der vorgesehen Antriebskonfiguration eine Drossel benötigt.
  • Seite 51 Motorbezogene Umrichterparameter und damit verbundene Anforderungen an die Motorqualität 4.22 Bedingungen und Kriterien zum Einsatz einer Vorschaltinduktivität Bild 4-9 Beispiel einer Spannungsverteilung bei starker Absenkung des Kurzschlussstroms mittels Vorschaltinduktivität Das VPM- Modul wurde hier, der Übersichtlichkeit wegen nicht dargestellt. Schreibt der Motorhersteller eine Vorschaltinduktivität zur Absenkung des Feldschwächstroms vor, dann muss er dafür Sorge tragen, dass die verwendeten Komponenten die notwendige Spannungsfestigkeit aufweisen.

  • Seite 52: Anpassung Von Bemessungs- Und Maximalleistung An Die Vorschaltinduktivität

    Motorbezogene Umrichterparameter und damit verbundene Anforderungen an die Motorqualität 4.23 Stromregleradaption 4.22.2 Anpassung von Bemessungs- und Maximalleistung an die Vorschaltinduktivität Erfahrungsgemäß kann es bei Verwendung einer Vorschaltinduktivität zu einer Verringerung der maximal verfügbaren Motorleistung kommen. Die maximal elektrisch verfügbare Motorleistung hängt neben den Eigenschaften des Motors und der Vorschaltinduktivität auch von der Betriebsspannung ab.
  • Seite 53 Motorbezogene Umrichterparameter und damit verbundene Anforderungen an die Motorqualität 4.23 Stromregleradaption Bild 4-10 Steuerung der Stromregler p-Verstärkung mittels Stromregleradaption Die Bestimmung der Kennlinie der Stromregleradaption liegt in der Zuständigkeit des Motorherstellers. Die Stromregleradaption wird vorzugsweise im Stillstand bestimmt. Die Parameter der Stromregleradaption müssen spätestens zum Zeitpunkt der Auslieferung an den Anwender übergeben werden.
  • Seite 54 Motorbezogene Umrichterparameter und damit verbundene Anforderungen an die Motorqualität 4.23 Stromregleradaption Zur Bestimmung der Stromregleradaption soll die Motorwelle geklemmt und die nachfolgend beschriebene Messreihe durchgeführt werden. Dazu muss die Adaption unwirksam geschaltet werden (p1402 Bit 2 = 0). Bei der Messreihe werden nacheinander immer höhere Offsetströme (entspr.
  • Seite 55 Motorbezogene Umrichterparameter und damit verbundene Anforderungen an die Motorqualität 4.23 Stromregleradaption Bild 4-11 Beispielmessung der Stromregleradaption Hinweis Die Stromreglerverstärkung, die die optimale Bandbreite erzeugt, wird gefunden, indem p1715 schrittweise höher geschrieben und dabei jedes Mal der „Führungsfrequenzgang Stromregler“ beurteilt wird. Die Stromreglerverstärkung für optimale Bandbreite ist diejenige, bei der der Führungsfrequenzgang gerade noch nicht über die 0 dB-Linie überzieht.

  • Seite 56: Stillstandsstrom

    Motorbezogene Umrichterparameter und damit verbundene Anforderungen an die Motorqualität 4.24 Stillstandsstrom 4.24 Stillstandsstrom Hinweis Angaben in diesem Kapitel gelten nur für Synchronmotoren Die hier gemachten Angaben zum Stillstandsstrom gelten ausschließlich für Synchronmotoren. p0318 Motor-Stillstandsstrom Strom, den der Motor im Stillstand als Dauerstrom (S1) führen kann. Im Stillstand ist keine Feldschwächung vorhanden.
  • Seite 57 Motorbezogene Umrichterparameter und damit verbundene Anforderungen an die Motorqualität 4.24 Stillstandsstrom Die höchste ohmsche Verlustleistung ergibt sich in oben stehendem Beispiel in Phase W. Sie ist doppelt so groß wie im drehenden Betrieb (P ). Um die zulässige Ohm_Verlust Maximaltemperatur der Wicklung nicht zu überschreiten, muss der Stillstandsstrom reduziert werden.

  • Seite 58: Stillstandsdrehmoment

    Motorbezogene Umrichterparameter und damit verbundene Anforderungen an die Motorqualität 4.25 Stillstandsdrehmoment 4.25 Stillstandsdrehmoment Hinweis Angaben in diesem Kapitel gelten nur für Synchronmotoren Die hier gemachten Angaben zum Stillstandsdrehmoment gelten ausschließlich für Synchronmotoren. p0319 Motor-Stillstandsdrehmoment Wellendrehmoment, das mit dem oben genannten Stillstandsstrom im S1-Dauerbetrieb erreicht wird.

  • Seite 59: Einschränkungen Der Maximaldrehzahl Aus Sicht Des Betriebs An Sinamics

    Motorbezogene Umrichterparameter und damit verbundene Anforderungen an die Motorqualität 4.27 Maximaldrehzahl Bei der im Motordatenblatt eingetragenen Maximaldrehzahl darf der Motor auch unter ungünstigen Kombinationen von Betriebszuständen keinen Schaden nehmen bzw. keine unzulässige Verkürzung der Lebensdauer zeigen. Als Kombinationen gleichzeitig auftretender ungünstiger Betriebszustände sind explizit zu nennen: ●...

  • Seite 60: Notwendigkeit Des Überspannungsschutzes Bei Hoher Emk Des Synchronmotors

    Motorbezogene Umrichterparameter und damit verbundene Anforderungen an die Motorqualität 4.27 Maximaldrehzahl 4.27.2 Notwendigkeit des Überspannungsschutzes bei hoher EMK des Synchronmotors Um im Falle eines Synchronmotors eine schädliche Aufladung des Zwischenkreissystems durch den rückspeisenden Motor zu verhindern, muss der Anwender für einen Spannungsschutz sorgen, falls die theoretisch generatorisch erzeugte Klemmenspannung bei Maximaldrehzahl oberhalb eines bestimmten Schwellwertes liegen kann.

  • Seite 61: Kurzschlussstrom Bei Generatorischer Klemmenspannung Über 820 V (Scheitelwert)

    Motorbezogene Umrichterparameter und damit verbundene Anforderungen an die Motorqualität 4.28 Kurzschlussstrom bei generatorischer Klemmenspannung über 820 V (Scheitelwert) 4.28 Kurzschlussstrom bei generatorischer Klemmenspannung über 820 V (Scheitelwert) Hinweis Die hier gemachten Angaben gelten ausschließlich für Synchronmotoren. Hat die Überprüfung der theoretisch erreichbaren generatorischen Klemmenspannung ergeben, dass bei Maximaldrehzahl ein Scheitelwert von 820 V überschritten werden kann, dann muss der Motor kurzschlussfest ausgeführt sein.

  • Seite 62: Optimaler Lastwinkel Und Reluktanzmomentkonstante

    Motorbezogene Umrichterparameter und damit verbundene Anforderungen an die Motorqualität 4.29 Optimaler Lastwinkel und Reluktanzmomentkonstante 4.29 Optimaler Lastwinkel und Reluktanzmomentkonstante Hinweis Die hier gemachten Angaben gelten ausschließlich für Synchronmotoren. p0327 Motor-Lastwinkel optimal (ist bei Fremdmotoren ohne Systemtest immer 90 Grad) p0328 Motor-Reluktanzmomentkonstante (ist bei Fremdmotoren ohne Systemtest immer 0 mH) Hintergrund: Bekanntlich erzeugt ein im Ständer eingeprägter Stromzeiger dann das größte Drehmoment,...
  • Seite 63 Motorbezogene Umrichterparameter und damit verbundene Anforderungen an die Motorqualität 4.29 Optimaler Lastwinkel und Reluktanzmomentkonstante Bild 4-14 Verschiebung des Lastwinkels des Drehmomentmaximums Strom in 10 %-Stufen auf Maximalstrom erhöht Hinweis In oben stehendem Diagramm ist eine typische Kurvenschar der Lastwinkelabhängigkeit des Drehmomentes für einen Motor mit deutlicher Sättigung dargestellt.

  • Seite 64: Parameter Für Den Maximalstrom

    Parametern wird bei Fremdmotoren nicht unterschieden, sie werden gleichwertig verwendet. (p0640 muss im Datenblatt nicht aufgeführt werden). Hinweis Im Gegensatz zum Listenhandbuch der SINAMICS-Parameter „SINAMICS S120/S150 Listenhandbuch (LH1)“ beschreibt p0338 bei Fremdmotoren nicht den maximal möglichen Strom bei Bemessungsdrehzahl an der Spannungsgrenzkennlinie, sondern den für den Motor maximal zugelassen Strom, ohne Bezugnahme auf eine Drehzahl.

  • Seite 65: Kippmomentkorrekturfaktor

    Motorbezogene Umrichterparameter und damit verbundene Anforderungen an die Motorqualität 4.31 Kippmomentkorrekturfaktor Falls der Betreiber eine weitere Reduzierung des Maximalstroms vornehmen möchte, die über das Motordatenblatt hinausgeht, ist der dafür vorgesehen Parameter der p0640. Die beiden anderen Parameter, p0323 und p0338 sind zur Beschreibung des Motors vorgesehen und sollten nicht zur Anpassung des Motors an die Applikation verändert werden.

  • Seite 66: Trägheitsmoment

    Motorbezogene Umrichterparameter und damit verbundene Anforderungen an die Motorqualität 4.32 Trägheitsmoment Die Erfahrung hat gezeigt, dass es dennoch bei einzelnen Motoren, insbesondere bei Motoren mit hohem Feldschwächverhältnis, zu einem Anstehen an der Spannungsgrenze mit unerwünschten Erscheinungen im Betriebsverhalten kommen kann. Diese treten dann insbesondere beim schnellen Abbremsen aus hoher Drehzahl auf.

  • Seite 67: Kühlart Des Motors

    Motorbezogene Umrichterparameter und damit verbundene Anforderungen an die Motorqualität 4.33 Kühlart des Motors 4.33 Kühlart des Motors Hinweis Angaben in diesem Kapitel gelten nur für Asynchronmotoren Die hier gemachten Angaben zur Motorkühlart gelten ausschließlich für Asynchronmotoren. p0335 Motorkühlart Dieser Parameter wird benutzt, um das thermische Modell des Umrichters zu parametrieren und um Zeitkonstanten der Temperaturüberwachung vorzubelegen.

  • Seite 68: Störschwelle Für Die Motortemperatur

    Motorbezogene Umrichterparameter und damit verbundene Anforderungen an die Motorqualität 4.35 Störschwelle für die Motortemperatur Die Warnschwelle dient der Aufrechterhaltung des Betriebes und der Vermeidung von unbeabsichtigten Abschaltungen. Dies wird in der betreffenden Applikation beispielsweise dadurch erreicht, dass die übergeordnete Steuerung die Belastung des Motors reduziert, wenn die erfasste Motortemperatur oberhalb der Warnschwelle liegt.
  • Seite 69 Motorbezogene Umrichterparameter und damit verbundene Anforderungen an die Motorqualität 4.35 Störschwelle für die Motortemperatur Die Voreinstellung des Umrichters bewirkt bei Überschreiten der Störschwelle unverzügliche eine Abschaltung des Motors in Form der AUS2-Reaktion (sofortige Impulslöschung, der Antrieb “trudelt” aus). Anforderung an Fremdmotoren Systemhandbuch, 05/2013, A5E32342468...
  • Seite 70 Motorbezogene Umrichterparameter und damit verbundene Anforderungen an die Motorqualität 4.35 Störschwelle für die Motortemperatur Anforderung an Fremdmotoren Systemhandbuch, 05/2013, A5E32342468...

  • Seite 71: Qualitative Anforderungen An Eine Vorschaltinduktivität

    Qualitative Anforderungen an eine Vorschaltinduktivität In diesem Kapitel werden die qualitativen Eigenschaften beschrieben, die eine Vorschaltinduktivität besitzen muss. Die Notwendigkeit einer Vorschaltinduktivität und ihr Induktivitätswert ergibt sich aus den Anforderungen des vorherigen Kapitels. Integration der Vorschaltinduktivität in den Stromlauf ● Falls ein VPM-Module verwendet wird, muss die Vorschaltinduktivität zwischen das VPM- Module und den Motor geschaltet werden.
  • Seite 72 Qualitative Anforderungen an eine Vorschaltinduktivität 5.2 Bauart und elektromechanische Anforderungen ● Dreischenkeldrossel in Blechkernbauweise ● Klemmbrett, vorzugsweise Reihenklemmen für den erforderlichen Leitungsquerschnitt (er ergibt sich entweder aus dem Bemessungsstrom des Motors, oder aus einer Vereinbarung mit dem Kunden) ● Schirmauflage, vorzugsweise Schirmanschlagblech (ähnlich wie beim Umrichter) für die ankommende Leitung und die wegführende Leitung.

  • Seite 73: Beanspruchung Durch Ströme Und Frequenzen

    Qualitative Anforderungen an eine Vorschaltinduktivität 5.3 Beanspruchung durch Ströme und Frequenzen Beanspruchung durch Ströme und Frequenzen ● Maximalstrom Grundwelle: Die Vorschaltinduktivität darf bis zu einer maximalen Belastung von 110 % des im Motordatenblatt genannten Maximalstroms (p0323 bzw. p0338 bzw. p0640) nicht sättigen, und muss bei diesem Strom noch mindestens 90 % ihres Nenninduktivitätswertes aufweisen (0.9 ·...

  • Seite 74: Sinusfilter

    Qualitative Anforderungen an eine Vorschaltinduktivität 5.5 Sinusfilter Sinusfilter Die Auslegung und der Einsatz von Sinusfiltern ist äußerst kritisch, denn: ● Die Resonanzdämpfung ist im Allgemeinen gering. Insbesondere die Oberschwingungen der EMK und Seitenbänder der Pulsfrequenz können stationär in die Resonanzfrequenz des Sinusfilters treffen und zu unkontrollierbaren Überspannungen führen.

  • Seite 75: Temperatursensoren

    Temperatursensoren Funktion der Temperatursensoren Unter Temperaturmessung wird im Folgenden die Temperaturmessung der Motorwicklung verstanden. Sie ist der einzig zuverlässige Weg, die Wicklung vor thermischer Überlastung zu schützen. Eine automatische Begrenzung des mittleren thermisch wirksamen Stroms auf den Bemessungsstrom findet im Antrieb nicht statt. Um eine belastbare Temperaturüberwachung zu erhalten, muss das Signal eines Temperatursensors als verlässliche Information über den thermischen Zustand der Wicklung eingelesen und verarbeitet werden.

  • Seite 76: Analog Messende Temperaturfühler

    Temperatursensoren 6.2 Verwendbare Temperatursensoren Nachteil: – Erfasst nur eine der 3 Phasen – Hat einen thermischen Nachlauf (thermische Zeitkonstante) bei schneller Aufheizrate der Wicklung ● Temp-S: schaltender Temperatursensor (Drilling) Vorteil: – Erfasst alle 3 Phasen – Hat geringen thermischen Nachlauf Nachteil: –...

  • Seite 77: Schaltende Temperatursoren

    Temperatursensoren 6.2 Verwendbare Temperatursensoren WARNUNG Lebensgefahr bei fehlender sicherer elektrischer Trennung Nicht nur der eigentliche Temperatursensor, sondern auch dessen Leitungsführung muss die Anforderung der sicheren elektrischen Trennung erfüllen. PT100 / PT1000 Die Verwendung von PT100 / PT1000 Temperatursensoren bei SINAMICS-Umrichtern ist bislang unüblich, und im Antrieb nur mit bestimmten Firmwareständen und Leistungsteilausführungen möglich.
  • Seite 78 ● Dabei sind die Sensoren thermisch so gut wie möglich an die Wicklungen anzukoppeln. ● Typ: PTC, Kaltleiterdrilling Widerstandskennlinie nach DIN VDE 0660 Teil 303 und DIN 44082; Siehe auch Dokumentation zu Siemens Auslesegeräten des Typs 3RN1 Hinweis Die Kaltleiter haben keine lineare Kennlinie und sind damit nicht zur Ermittlung der momentanen Temperatur geeignet.

  • Seite 79: Anschluss

    ● SINAMICS S120/S150 Listenhandbuch (LH1) ● SINAMICS S120 Gerätehandbuch Leistungsteile Booksize (GH2) ● SINAMICS S120 Gerätehandbuch Leistungsteile Chassis (GH3) ● SINAMICS S120 Gerätehandbuch Control Units und ergänzende Systemkomponenten (GH1) Daneben finden sich Vorschläge zum Ankoppeln der Temperatursensoren bei Einbaumotoren z. B: in den Projektierungsanleitungen für Linear- und Spindelmotoren: ●...

  • Seite 80: Standardschaltung Bei Siemens-Motoren

    6.3 Anschluss 6.3.1 Standardschaltung bei Siemens-Motoren Bei Siemens Standardmotoren wird als Temperatursensor der KTY84 eingesetzt. Er ist innerhalb des Motors auf den 17-poligen Geberstecker auf Pin 8 und 9 verdrahtet. Das Temperatursignal wird über die Geberleitung zur Geberauswertung des Umrichters bzw.

  • Seite 81: Sichere Elektrische Trennung

    Temperatursensoren 6.3 Anschluss 6.3.2 Sichere elektrische Trennung Der SINAMICS-Umrichter verfügt über mehrere Temperatursensorauswertestellen. Jede dieser Auswertestellen fordert, dass der daran angeschlossene Temperatursensor sicher elektrisch getrennt gegenüber der Wicklung „ “ ist, gemäß den Vorgaben der DIN / EN 50178 (Sichere Elektrische Trennung: SET). Empfehlung: •...

  • Seite 82: Einschleifen Des Temperatursensors In Den 17-Poligen Geberstecker

    Temperatursensoren 6.3 Anschluss 6.3.3 Einschleifen des Temperatursensors in den 17-poligen Geberstecker ● Entspricht der Standardankopplung bei Siemens Motoren ● Erfordert keine zusätzliche Hardware ● Nur KTY84 oder PTC-Drilling möglich, PT100/PT1000 oder Bimetallschalter nicht möglich ● Der angeschlossene Temperatursensor muss sicher elektrisch getrennt sein (SET erforderlich) 6.3.4...

  • Seite 83: Anschluss An Die Sensor Modules Sme120 Und Sme125

    Temperatursensoren 6.4 Parametrierung der Warn- und Störschwellen für Übertemperaturen ● KTY84 und/oder PTC-Drilling oder Bimetall-Drilling möglich. PT100/PT1000 ist nicht möglich. ● Die angeschlossenen Temperatursensoren müssen nicht die Anforderungen der „Sicheren Elektrischen Trennung“ erfüllen. 6.3.6 Anschluss an die Sensor Modules SME120 und SME125 Die beiden Sensormodule führen das Gebersignal mit den Temperatursensorsignalen zusammen und übersetzen sie auf das DRIVE-CLiQ Protokoll.

  • Seite 84: P0605 Störschwelle Für Die Übertemperatur

    Temperatursensoren 6.4 Parametrierung der Warn- und Störschwellen für Übertemperaturen Hinweis Für Motoren mit schneller Aufheizrate kann die in p0606 voreingestellte Zeitdauer (240 s) zu lang sein. Es obliegt dem Motorhersteller, bei Bedarf eine kürzere Zeit vorzuschreiben und diese im Motordatenblatt zu hinterlegen. Ist im Motor ein analog messender Temperaturfühler vorhanden, dann muss der Motorhersteller einen Wert für die Vorbesetzung der Warnschwelle im Motordatenblatt angeben.

  • Seite 85: Spannungsbelastung

    Thema. Für Anwender, die sich innerhalb der Siemens-Komponenten bewegen, ergibt sich gewöhnlich keine Notwendigkeit, sich mit dem Themenkomplex auseinanderzusetzen. Für sie ist es auseichend, mit Hilfe des Kataloges oder über die Siemens-Ansprechpartner zu prüfen, ob die Kombination der Motoren mit den betreffenden Umrichter- bzw.

  • Seite 86: Projektpartner Mit Hoher Erfahrung

    Spannungsbelastung 7.1 Zielgruppe Bei Projekten mit Fremdmotoren und SINAMICS-Antrieben sind Tests und/oder gegenseitige Abstimmung nicht a priori gegeben. Applikationen und Projektpartner können sehr vielfältig sein. Ebenso die Erfahrung mit der Lebensdauer der Motorisolation, welche die Partner, Motorhersteller und Anwender in die Projekte einbringen. Die Spannweite der Erfahrung mit Isolationsbeanspruchung für umrichtergespeiste Motoren lässt sich durch die beiden folgenden Extremkonstellationen abstecken: ●...

  • Seite 87: Bezugssystem

    Spannungsbelastung 7.2 Bezugssystem Hinweis Die in diesem Dokument aufgeführten Hinweise auf konkrete Konstruktionsmerkmale oder Prüfverfahren haben den Charakter von Beispielen. Sie sind weder als zwingend, noch als vollständig zu betrachten. Sie haben vielmehr das Ziel, einen engen Bezug zur Praxis herzustellen und die Verständlichkeit zu fördern.

  • Seite 88: Spannungssteilheit Du/Dt

    Spannungsbelastung 7.3 Spannungssteilheit du/dt Zur Bewertung der Spannungsbeanspruchung wird in diesem Dokument von einer Konfiguration mit Active-Line-Module-Einspeisung (ALM) ausgegangen. Motoren, deren Isolation dafür geeignet ist, lassen sich dann auch in allen anderen SINAMICS- Konfigurationen einsetzen. Im Allgemeinen ist es den Anwendern nicht möglich, die Faktoren (z. B. Summenleitungslänge, Netzinduktivität, …), welche die Spannungsbelastung beeinflussen, klar und zuverlässig zu quantifizieren.
  • Seite 89 Spannungsbelastung 7.3 Spannungssteilheit du/dt Damit der Motorhersteller seine Isolation für den Betrieb an Umrichtern betriebssicher auslegen kann, wurden für SINAMICS-Umrichter Grenzwerte festgelegt. Diese Grenzwerte berücksichtigen, dass die Belastungen für die Motorwicklung nicht nur von der Schaltgeschwindigkeit sondern auch von der Sprunghöhe abhängen. Relevant sind dabei die Leiter-Erde-Spannungen an den Motoranschlüssen.

  • Seite 90: Verbreitete Konstruktive Gegenmaßnahmen

    Spannungsbelastung 7.3 Spannungssteilheit du/dt 7.3.1 Verbreitete konstruktive Gegenmaßnahmen Verbreitete konstruktive Gegenmaßnahmen Von einer hohen Spannungssteilheit sind vor allem diejenigen Windungen betroffen, die, schaltungstechnisch betrachtet in der Nähe der Motorklemmen liegen. Für die „weiter hinten“ liegenden Wicklungsbereiche wirkt die Induktivität der ersten Windungen (zusammen mit den parasitären Erdkapazitäten) wie ein Tiefpassfilter, das die Spannungssteilheit erheblich reduziert.

  • Seite 91: Leiter-Leiter-Spannung

    Spannungsbelastung 7.4 Leiter-Leiter-Spannung Leiter-Leiter-Spannung Die Leiter-Leiter-Spannung kann im Umrichterbetrieb stationär nur drei Zustände einnehmen: 0 V, +U und -U . Das Schaltmuster zwischen diesen Zuständen ist durch die Pulsfrequenz, den Aussteuergrad und die Modulationsart gegeben. Das Schalten wird begleitet von einer Leitungsreflexion. Ihre Ausprägung hängt u. a. von der Leitungslänge ab. Die Reflexion hat an den Motorklemmen die Form einer abklingenden Schwingung.

  • Seite 92: Verbreitete Konstruktive Gegenmaßnahmen

    Spannungsbelastung 7.4 Leiter-Leiter-Spannung Hinweis Die Isolationsfähigkeit von derzeit kommerziell verwendeten Isolationssystemen für Niederspannungsmotoren lässt mit steigernder Temperatur deutlich nach. Somit ist die Isolationsfähigkeit bei Betriebstemperatur des Motors geringer als bei Zimmertemperatur. Dieser Effekt wird häufig durch einen Zuschlag auf die geforderte Spannungsfestigkeit bei Zimmertemperatur berücksichtigt.

  • Seite 93: Leiter-Erde-Spannung

    Spannungsbelastung 7.5 Leiter-Erde-Spannung Leiter-Erde-Spannung Die Leiter-Erde-Spannung ist dasjenige Merkmal des Belastungskollektivs, das die höchsten Anforderungen an die Motorisolation stellt. Sie ist der häufigste Grund für Isolationsversagen. Im Gegensatz zur Leiter-Leiter-Spannung ist die Leiter-Erde-Spannung stark abhängig von der induktiven und kapazitiven Anbindung des Zwischenkreises an Erde. Häufig bilden sich keine einfachen, sofort wieder erkennbaren Sprungmuster aus, sondern scheinbar ungeordnete Spannungsverläufe.
  • Seite 94 Spannungsbelastung 7.5 Leiter-Erde-Spannung Bild 7-3 Beispiel einer Leiter-Erde-Spannung an den Motorklemmen bei 720 V Zwischenkreisspannung; Systemschwingung des Zwischenkreises (in diesem Beispiel) mit einer Frequenz von 27 kHz Das oben stehende Bild zeigt den niederfrequenten Anteil der Leiter-Erde-Spannung, der durch die Systemschwingung erzeugt wird. Es hat sich gezeigt, dass der Abstand zwischen den positiven und negativen Maximalwerten der Systemschwingung eine wesentliche Einflussgröße bei der Bewertung der Spannungsbelastung darstellt.
  • Seite 95 Spannungsbelastung 7.5 Leiter-Erde-Spannung Zu den niederfrequenten Systemschwingungen überlagern sich die hochfrequenten Spannungsspitzen der Reflexion (siehe Bild oben). Die Häufigkeit, mit der sich beide Spannungsspitzen, die der niederfrequenten Systemschwingung und die der hochfrequenten Reflexion gleichzeitig treffen, ist statistisch sehr gering. In Antriebssystemen mit ALM können die Systemschwingungen höhere Amplituden aufweisen als die Schwingungen der Leitungsreflexion, sofern das System stark angeregt wird und nur schwach gedämpft ist.

  • Seite 96: Verbreitete Konstruktive Gegenmaßnahmen

    Spannungsbelastung 7.5 Leiter-Erde-Spannung 7.5.1 Verbreitete konstruktive Gegenmaßnahmen Im Gegensatz zur Spannungssteilheit oder der Leitungsreflexion belastet die Leiter-Erde- Spannung nicht nur die Wicklungsbereiche in der Nähe der Motorklemmen, sondern durchdringt den gesamten Motor. Einzig die hochfrequenten Anteile werden in den klemmennahen Wicklungsbereichen bereits absorbiert. Geeignete Motoren weisen häufig die folgenden Merkmale auf: ●...

  • Seite 97: Emv-Aspekte

    Spannungsbelastung 7.6 EMV-Aspekte EMV-Aspekte Der Motor muss auch unter den Einwirkungen des Umrichterbetriebs den einschlägigen EMV-Richtlinien entsprechen. ● Er darf beim Betrieb mit den oben beschrieben Spannungsverläufen keine elektromagnetischen Störungen aussenden. ● Er darf sich weder durch fremderzeugte noch durch eigene elektromagnetische Einflüsse in seiner Funktion stören oder seiner Lebensdauer beeinträchtigen lassen (Temperaturfühler, Geber, Lagerströme…).
  • Seite 98 Spannungsbelastung 7.6 EMV-Aspekte Anforderung an Fremdmotoren Systemhandbuch, 05/2013, A5E32342468...

  • Seite 99: Winkel-)Lagegeber

    Inkrementelle Geber Eine grundsätzliche Beschreibung der Funktionsweise inkrementeller Geber findet sich beispielsweise in Publikationen der Fa. Heidenhain. Dort werden dieselben Bezeichnungen verwendet wie bei Siemens, lediglich die C- und D-Spur wird bei Heidenhain „Z1-Spur“ genannt. Definition „Signalspur“ Bei der elektrischen Übertragung der Gebersignale wird der Signalinhalt aus der Differenz zweier elektrischer Einzelsignale gebildet.

  • Seite 100: Inkrementalspuren A B

    (Winkel-)Lagegeber 8.1 Inkrementelle Geber Bild 8-1 Signalübertragung mittels gegenläufiger Einzelsignale 8.1.1 Inkrementalspuren A B Die Differenzsignale A und B sind die Träger der Lageinformation. Sie haben Sinus- bzw. Cosinusform. Ihre Beschaffenheit hat unmittelbare Auswirkungen auf die Qualität und die Genauigkeit der Lage-Istwerterfassung: Bild 8-2 Exemplarischer Signalverlauf der A- und B- Spuren (Differenzsignale) Anforderung an Fremdmotoren...

  • Seite 101: Referenzspur

    (Winkel-)Lagegeber 8.1 Inkrementelle Geber Die Spursignale der A- und B-Inkrementalspuren sollen die folgenden Bedingungen erfüllen: ● Signalamplitude, U : 1 V X_PP SpitzeSpitze Empfohlener Toleranzbereich: 1,2 V …. 0,75 V SpitzeSpitze SpitzeSpitze Bei maximal möglicher Eingangsfrequenz fin_AB_max ist sicherzustellen, dass die Amplituden des Gebers den empfohlenen Bereich von U nicht unterschreiten.
  • Seite 102 (Winkel-)Lagegeber 8.1 Inkrementelle Geber Bild 8-3 Exemplarischer Signalverlauf der R-Spur (Differenzsignal) ● Aktivpegel: U = 200 mV; U = 700 mV RS_min RS_max ● Ruhepegel: U = -200 mV; U = -700 mV Ruhe_max Ruhe_min ● Minimales Winkelfenster: | α/2 | ≥ 50° (bezieht sich auf eine Signalperiode der A/B-Spur) ●...

  • Seite 103: Spursignale C D

    (Winkel-)Lagegeber 8.1 Inkrementelle Geber 8.1.3 Spursignale C D Die Absolutsignale C, D dienen bei rotatorischen Motorgebern zur Kommutierung. Sie bilden die Winkellage der Motorwelle mit genau einer Sinus-Cosinus-Periode pro mechanischer Umdrehung ab. Bild 8-4 Exemplarischer Signalverlauf der C- und D-Spuren (Differenzsignal) Die Anforderungen an die Signalqualität der C- und D-Spur sind die gleichen, wie die oben beschriebenen Anforderungen an die A- und B-Spur.

  • Seite 104: Elektrische Einzelsignale

    (Winkel-)Lagegeber 8.1 Inkrementelle Geber 8.1.4 Elektrische Einzelsignale Die Einzelsignale bewegen sich symmetrisch um eine Mittenspannung. Die Mittenspannung kann dabei als Mittelwert aus dem Maximum und einem dazu benachbarten Minimum der Sinusspannung eines Einzelsignals aufgefasst werden. Bild 8-5 Elektrische Einzelsignale einer Signalspur, z. B. A-Spur; Bezugspotential ist Masse der Geberstromversorgung (M_Geber) Die elektrischen Einzelsignale sollen die folgenden Bedingungen erfüllen: ●...

  • Seite 105: Geberversorgung

    (Winkel-)Lagegeber 8.2 Geberversorgung ● Bild "Signalübertragung mittels gegenläufiger Einzelsignale": Die Leitungstreiber des Gebers müssen in der Lage sein, das Signal über den gesamten Frequenzbereich gegen dieser Last zu treiben. Einen niederohmigen Abschluss gegenüber der Signalmasse gibt es im Sensormodul nicht. ●...
  • Seite 106 (Winkel-)Lagegeber 8.2 Geberversorgung Bild 8-6 Sense-Leitung zur Regelung der Geberversorgung ● Um die Funktion des Spannungsreglers zu gewährleisten ist in der Eingangsschaltung des Gebers eine maximale Kapazität von 1000 μF zulässig Hinweis Bei der Namensvergabe der einzelnen Adern einer Geberleitung wird P_Sense oft 5 V ;...

  • Seite 107: Spannungs-Rippel Der Geberversorgung

    (Winkel-)Lagegeber 8.2 Geberversorgung 8.2.2 Spannungs-Rippel der Geberversorgung Der Versorgungsspannung, die das Sensormodul an den Geber anlegt, kann sich ein hochfrequenter Rippel überlagern (siehe nachfolgende Abbildung). Der Geber muss so ausgeführt sein, dass die Spursignale durch diesen Rippel nicht beeinträchtigt werden. Bild 8-7 Spannungsverhältnisse und Rippel-Spannung am Geber ●...

  • Seite 108: Geberversorgungsspannung

    (Winkel-)Lagegeber 8.3 EMV-Aspekte 8.2.4 Geberversorgungsspannung ● Nominalwert: 5 V ±5 % (nur bei ordnungsgemäßer Schaltung der Sense-Leitungen) ● Sense-Leitungen müssen am Geber auf die Stromversorgungsleitungen durchverbunden sein P_Geber ⇔ P_Sense und M_Geber ⇔ M_Sense ● Maximale transiente Versorgungsspannung: 10 V Diese Spannungsspitze kann für 50 ms mit max.
  • Seite 109 (Winkel-)Lagegeber 8.3 EMV-Aspekte Der Geberkabelsatz wird zum motorseitigen Geberstecker geführt. Das Gehäuse des Gebersteckers muss metallisch leitfähig sein. Der Schirm des Kabelsatzes muss am metallischen Gehäuse des Gebersteckers aufgelegt sein. Auch für diesen Schirmanschluss gilt: Möglichst großflächig, so dass der Schirm als Verlängerung des metallischen Gebersteckergehäuses aufgefasst werden kann.

  • Seite 110: Endat-Absolutwertgeber

    (Winkel-)Lagegeber 8.4 EnDat-Absolutwertgeber Folgende Regeln sind einzuhalten: ● Eine Verbindung von Elektronikmasse und Gehäuse bzw. Außenschirmung ist nicht zulässig. ● Eine großflächig leitfähige Anbindung des Gebergehäuses an die Anschraubfläche (Lagerschild) muss konstruktiv gewährleistet werden. ● Der Anschluss vom Gesamtschirm ist am Geber flächig gegen eine metallische Fläche aufzulegen.

  • Seite 111: Ssi-Geber

    (Winkel-)Lagegeber 8.7 SSI-Geber SSI-Geber Eine Zusammenstellung der Anforderungen an die Gebersignale findet sich im Gerätehandbuch (GH1) "Control Units und ergänzende Systemkomponenten", Kapitel „Sensor Module Cabinet-Mounted SMC20“; Unterpunkt „Technische Daten“. ● Gray oder Binär codierte Geber zulässig ● Errorbit/Alarmbit ist das LSB. Wird zusätzlich noch ein Parity Bit übertragen, so ist dieses das vorletzte Bit.
  • Seite 112 (Winkel-)Lagegeber 8.7 SSI-Geber Anforderung an Fremdmotoren Systemhandbuch, 05/2013, A5E32342468...

  • Seite 113: Literaturverzeichnis

    /Grein/H. Greiner, H. Dorner / Danfoss: Umrichtergespeiste Drehstrommototren EP2906 /61800-8/IEC/TS 61800-8 Adjustable speed electrical power drive systems - Specification of voltage on the power interface /GH1/SINAMICS S120 Gerätehandbuch, (GH1) "Control Units und ergänzende Systemkomponenten" /GH2/SINAMICS S120 Gerätehandbuch, (GH2) "Leistungsteile Booksize“...
  • Seite 114 Literaturverzeichnis Anforderung an Fremdmotoren Systemhandbuch, 05/2013, A5E32342468...

  • Seite 115: Anhang

    Anhang Liste der Abkürzungen Abkürzung Bedeutung Active Interface Module Active Line Module ASM bzw. async Asynchronmotor Basic Line Module Elektromotorische Kraft Parameter PEM bzw. sync Permanenterregter Synchronmotor Positive Temperature Coefficient (Standardtyp eines schaltenden Temperatursensors) Puls-Weiten-Modulation Sichere Elektrische Trennung Smart Line Module Sensor Module Cabinet Sensor Module External Teilentladung...
  • Seite 116 Anhang A.1 Liste der Abkürzungen Anforderung an Fremdmotoren Systemhandbuch, 05/2013, A5E32342468...

Diese Anleitung auch für:

Sinamics s150

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