Thermischer Motorschutz; Ausgangsschütz; Energieeffizienz - Danfoss VLT FC 103 Projektierungshandbuch

Systemintegration

3.5.7 Thermischer Motorschutz

Der Frequenzumrichter sorgt auf verschiedene Arten für
thermischen Motorschutz:
•
3 3
Die Drehmomentgrenze schützt den Motor
unabhängig von der Drehzahl vor Überlast.
•
Die Mindestdrehzahl begrenzt den Betriebsdreh-
zahlbereich, beispielsweise zwischen 30 und
50/60 Hz.
•
Die Maximaldrehzahl begrenzt die maximale
Ausgangsdrehzahl.
•
Für einen externen Thermistor ist ein Eingang
verfügbar.
•
Das elektronischen Thermorelais (ETR) für
Asynchronmotoren simuliert anhand interner
Messungen ein Bimetallrelais. Das ETR misst den
aktuellen Strom, die aktuelle Drehzahl und Zeit
zur Berechnung der Motortemperatur und schützt
den Motor vor Überhitzung, indem das System
eine Warnmeldung ausgibt oder die Stromzufuhr
des Motors unterbricht. Die Eigenschaften des
ETR werden in Abbildung 3.22 dargestellt.
t [s]
2.000
1.000
600
500
400
300
200
100
60
50
40
30
20
10
1,0
Abbildung 3.22 Eigenschaften des elektronischen Thermorelais
Die X-Achse zeigt das Verhältnis zwischen Motorstrom
(I ) und Motornennstrom (I
motor
die Zeit in Sekunden, bevor ETR eingreift und den
Frequenzumrichter abschaltet. Die Kurven zeigen das
Verhalten der Nenndrehzahl bei Nenndrehzahl x 2 und
Nenndrehzahl x 0,2
Bei geringerer Drehzahl schaltet das ETR aufgrund einer
geringeren Kühlung des Motors schon bei geringerer
Wärmeentwicklung ab. So wird der Motor auch in
niedrigen Drehzahlbereichen vor Überhitzung geschützt.
Die ETR-Funktion berechnet die Motortemperatur anhand
der Istwerte von Strom und Drehzahl.
60
1,2 1,4 1,6 1,8 2,0
). Die Y-Achse zeigt
motor, nom
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VLT Refrigeration Drive FC 103
3.5.8 Ausgangsschütz
Zwar ist dies in der Regel keine empfohlene Maßnahme,
jedoch hat der Betrieb eines Ausgangsschützes zwischen
Motor und Frequenzumrichter keine Beschädigung des
Umrichters zur Folge. Durch Schließen eines zuvor
geöffneten Ausgangsschützes wird ein laufender Frequen-
zumrichter möglicherweise an einen gestoppten Motor
angeschlossen. Dadurch kann der Frequenzumrichter
abschalten und einen Fehler anzeigen.

3.5.9 Energieeffizienz

Wirkungsgrad des Frequenzumrichters
Die Last am Frequenzumrichter hat kaum Auswirkung auf
seinen Wirkungsgrad.
Das heißt auch, dass sich der Wirkungsgrad des Frequen-
zumrichters nicht ändert, wenn Sie eine andere U/f-
Kennlinie wählen. Dennoch haben die U/f-Kennlinien einen
Einfluss auf den Wirkungsgrad des Motors.
Der Wirkungsgrad nimmt leicht ab, wenn die Taktfrequenz
auf einen Wert von über 5 kHz eingestellt ist. Der
Wirkungsgrad nimmt auch leicht ab, wenn das Motorkabel
länger als 30 m ist.
Berechnung des Wirkungsgrads
Berechnen Sie den Wirkungsgrad des Frequenzumrichters
bei unterschiedlichen Lasten auf Grundlage von
Abbildung 3.23. Multiplizieren Sie den Faktor in dieser
Abbildung mit dem spezifischen Wirkungsgradfaktor, der in
Kapitel 7.1 Elektrische Daten zu finden ist.
1.01
1.0
fOUT = 1 x f M,N
0.99
fOUT = 2 x f M,N 0.98
0.97
fOUT = 0,2 x f M,N
0.96
0.95
0.94
0.93
IM
0.92
IMN
0%
Abbildung 3.23 Typische Wirkungsgradkurven
Beispiel: Nehmen wir als Beispiel einen Frequenzumrichter
mit 55 kW und 380–480 V AC bei 25 % Last bei 50 %
Drehzahl. Das Diagramm zeigt 0,97 an. Die Nenn-Effizienz
für einen 55-kW-Frequenzumrichter beträgt 0,98. Der
tatsächliche Wirkungsgrad ist gleich: 0,97 x 0,98 = 0,95.
50% 100%
% Speed
100% load 75% load 50% load
150% 200%
25% load
MG16G203