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Siemens SINAMICS S120 Systemhandbuch
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Siemens SINAMICS S120 Systemhandbuch

Anforderungen an fremdmotoren
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Systemhandbuch
SINAMICS
S120/S150
Anforderungen an Fremdmotoren
Ausgabe
01/2021
www.siemens.com/drives

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Verwandte Anleitungen für Siemens SINAMICS S120

Inhaltszusammenfassung für Siemens SINAMICS S120

  • Seite 1 Systemhandbuch SINAMICS S120/S150 Anforderungen an Fremdmotoren Ausgabe 01/2021 www.siemens.com/drives...

  • Seite 3: Anforderungen An Fremdmotoren

    Einleitung Voraussetzungen für die Verwendung von Fremdmotoren Grundlegende SINAMICS Sicherheitshinweise Motorbezogene S120 Umrichterparameter und Anforderungen an Fremdmotoren damit verbundene Anforderungen an die Motorqualität Qualitative Anforderungen Systemhandbuch an eine Vorschaltinduktivität Temperatursensoren Spannungsbelastung (Winkel-)Lagegeber DC-Link Smoothing Filter Anhang 01/2021 6SL3097-5BE00-0AP3...

  • Seite 4: Haftungsausschluss

    Beachten Sie Folgendes: WARNUNG Siemens-Produkte dürfen nur für die im Katalog und in der zugehörigen technischen Dokumentation vorgesehenen Einsatzfälle verwendet werden. Falls Fremdprodukte und -komponenten zum Einsatz kommen, müssen diese von Siemens empfohlen bzw. zugelassen sein. Der einwandfreie und sichere Betrieb der Produkte setzt sachgemäßen Transport, sachgemäße Lagerung, Aufstellung, Montage, Installation, Inbetriebnahme, Bedienung und...

  • Seite 5: Inhaltsverzeichnis

    Inhaltsverzeichnis Einleitung .............................. 9 Die SINAMICS-Umrichterfamilie.................... 9 Allgemeines zur SINAMICS-Dokumentation ................9 Nutzungsphasen und ihre Dokumente/Tools............... 11 Training und Support ......................12 Richtlinien, Normen, Zertifikate ..................12 Zusatzinformationen HW ....................14 Datenschutz-Grundverordnung ..................15 Voraussetzungen für die Verwendung von Fremdmotoren ..............17 Grundlegende Sicherheitshinweise.....................
  • Seite 6 Inhaltsverzeichnis 4.15 Bemessungsdrehzahl ......................50 4.16 Bemessungsfrequenz ......................52 4.17 Polpaarzahl........................52 4.18 Streuinduktivität(en) und Vorschaltinduktivität..............53 4.19 Motor-Bemessungsmagnetisierungsstrom/-kurzschlussstrom ..........59 4.19.1 Motor-Kurzschlussstrom, p0320 für Synchronmotoren............59 4.19.2 Motor-Bemessungsmagnetisierungsstrom, p0320 für Asynchronmotoren ......60 4.20 Einsatzdrehzahl Feldschwächung ..................60 4.20.1 Einsatzdrehzahl Feldschwächung, p0348 für Synchronmotoren ..........
  • Seite 7 6.2.1 Analog messende Temperaturfühler................. 118 6.2.2 Schaltende Temperatursoren.................... 119 Anschluss ........................121 6.3.1 Standardschaltung bei Siemens Listenmotoren..............122 6.3.2 Sichere elektrische Trennung.................... 123 6.3.3 Einschleifen des Temperatursensors in den 17-poligen Geberstecker......... 124 6.3.4 Anschluss an die EP-Klemme des Umrichters ..............124 6.3.5...
  • Seite 8 Inhaltsverzeichnis 7.5.3 Bekannte applikative Gegenmaßnahmen................146 Sternpunktschwingung ....................146 7.6.1 Applikative Gegenmaßnahme: Sternpunktabschluss ............150 7.6.2 Applikative Gegenmaßnahme: Dämpfungstransformator..........153 7.6.3 Diagnose eines Isolationsversagens in Sternpunktnähe............. 155 EMV-Aspekte ........................161 (Winkel-)Lagegeber ........................... 163 Inkrementelle Geber ......................163 8.1.1 Inkrementalspuren A B..................... 164 8.1.2 Referenzspur........................
  • Seite 9 Inhaltsverzeichnis 9.3.4 SF Capacitor Module, Top-Hat Rail ..................198 9.3.4.1 Beschreibung........................198 9.3.4.2 Maßbild ........................... 199 9.3.4.3 Technische Daten......................199 Einsatz- und Belastungsspektrum ..................199 Bestimmungsgemäßer Gebrauch ..................200 System Kompatibilität ...................... 200 Wirkprinzip ........................201 Topologie des Leistungsanschlusses ................. 202 9.8.1 Topologie DC-seitig 55 kW....................
  • Seite 10 Inhaltsverzeichnis Anforderungen an Fremdmotoren Systemhandbuch, 01/2021, 6SL3097-5BE00-0AP3...

  • Seite 11: Einleitung

    Detailinformationen zu allen Typen des Produkts. Diese Dokumentation kann auch nicht jeden denkbaren Fall der Aufstellung, des Betriebs und der Instandhaltung berücksichtigen. Siemens MySupport/Dokumentation Informationen, wie Sie Ihre Dokumentation auf Basis der Siemens-Inhalte individuell zusammenstellen und für die eigene Maschinendokumentation anpassen, finden Sie unter folgender Adresse (mailto:docu.motioncontrol@siemens.com).

  • Seite 12: Weiterführende Informationen

    (https:// support.industry.siemens.com/cs/de/de/ps/faq). Siemens-Support für unterwegs Mit der App "Siemens Industry Online Support" haben Sie jederzeit und überall Zugang zu über 300.000 Dokumenten der Siemens Industry-Produkte. Die App unterstützt Sie unter anderem in folgenden Einsatzfeldern: • Lösen von Problemen bei einer Projektumsetzung •...

  • Seite 13: Nutzungsphasen Und Ihre Dokumente/Tools

    Diese Druckschrift enthält Hyperlinks auf Webseiten Dritter. Siemens übernimmt für die Inhalte dieser Webseiten weder eine Verantwortung noch macht Siemens sich diese Webseiten und ihre Inhalte zu eigen, da Siemens die Informationen auf diesen Webseiten nicht kontrolliert und für die dort bereit gehaltenen Inhalte und Informationen auch nicht verantwortlich ist. Deren Nutzung erfolgt auf eigenes Risiko des Nutzers.

  • Seite 14: Training Und Support

    Richtlinien, Normen, Zertifikate Relevante Richtlinien und Normen Eine Liste der jeweils aktuell zertifizierten Komponenten erhalten Sie auf Anfrage auch in Ihrer Siemens-Niederlassung. Bei Fragen zu noch nicht abgeschlossenen Zertifizierungen wenden Sie sich bitte an Ihren Siemens-Ansprechpartner. Zertifikate zum Download Zertifikate sind im Internet zum Download verfügbar: Zertifikate (https://support.industry.siemens.com/cs/ww/de/ps/13206/cert)
  • Seite 15 SINAMICS S-Geräte mit dem abgebildeten Zeichen erfüllen die Anforderungen an EMV für Australien und Neuseeland. • Qualitätssysteme Die Siemens AG setzt ein Qualitätsmanagementsystem ein, das die Anforderungen von ISO 9001 und ISO 14001 erfüllt. Anforderungen an Fremdmotoren Systemhandbuch, 01/2021, 6SL3097-5BE00-0AP3...

  • Seite 16: Nicht Relevante Normen

    Betrieb und die Einhaltung von EMV-Grenzwerten sichergestellt sind. Ersatzteile Ersatzteile finden Sie im Internet unter folgender Adresse (https:// www.automation.siemens.com/sow?sap-language=DE). Produktpflege Im Rahmen der Produktpflege (Robustheitsverbesserungen, Bauteilabkündigungen, etc.) werden die Komponenten ständig weiterentwickelt. Diese Weiterentwicklungen erfolgen "ersatzteilkompatibel" ohne Änderung der Artikelnummer.

  • Seite 17: Datenschutz-Grundverordnung

    Masse = Ground (z. B. M 24 V) Anschluss für Funktions-Potenzialausgleich Datenschutz-Grundverordnung Einhaltung der Datenschutz-Grundverordnung Siemens beachtet die Grundsätze des Datenschutzes, insbesondere die Gebote der Datenminimierung (privacy by design). Für dieses Produkt bedeutet das: Das Produkt verarbeitet oder speichert keine personenbezogenen Daten, lediglich technische Funktionsdaten (z.
  • Seite 18 Einleitung 1.7 Datenschutz-Grundverordnung Anforderungen an Fremdmotoren Systemhandbuch, 01/2021, 6SL3097-5BE00-0AP3...

  • Seite 19: Voraussetzungen Für Die Verwendung Von Fremdmotoren

    Elektromotor das Komplettsystem, welches der Spindelhersteller um Lager, Welle und Geber erweitert hat. Erst der Spindelhersteller bringt in diesem Sinne den Elektromotor in Verkehr. • Kunden, die planen Fremdmotoren (nicht Siemens Listenmotoren) an SINAMICS S120 Umrichtern zu betreiben. Die folgenden Kapitel betreffen thematisch den Maschinen- und Anlagenbauer: Qualitative Anforderungen an eine Vorschaltinduktivität (Seite 95), und DC-Link...

  • Seite 20: Geberloser Betrieb

    Umrichter- Parameter nur unzutreffend beschreiben. 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 21: Rechnerisch Äquivalente Sternschaltung

    Voraussetzungen für die Verwendung von Fremdmotoren Rechnerisch äquivalente Sternschaltung • Für den Betrieb und die Projektierung an SINAMICS werden alle elektrischen Größen zur Verwendung als Umrichterparameter in das äquivalente Ersatzschaltbild der Sternschaltung transformiert. Deshalb sind alle Ersatzschaltbildgrößen wie Induktivitäten oder Widerstände stets als Stranggrößen anzugeben, welche dem äquivalenten Stern-Ersatzschaltbild zugeordnet werden.

  • Seite 22: Angabe Der Klemme-Klemme-Werte Für Widerstände Und Induktivitäten

    Voraussetzungen für die Verwendung von Fremdmotoren Hinweis Angabe der Klemme-Klemme-Werte für Widerstände und Induktivitäten Die Angabe der Klemme-Klemme-Werte für Widerstände und Induktivitäten ist nicht zulässig. Unter "einsträngige Ersatzschaltbilddaten" werden stets die Klemme-Stern-Größen verstanden. Angabe der Klemme-Klemme-Werte für Widerstände und Induktivitäten Die Angabe der Klemme-Klemme-Werte für Widerstände und Induktivitäten ist nicht zulässig.

  • Seite 23: Bemessungsgrößen Und Bemessungsbedingungen

    Voraussetzungen für die Verwendung von Fremdmotoren • Die Betriebsparameter wie momentbildender Strom, feldbildender Strom, Bemessungsfrequenz usw. sind für die feldorientierte Betriebsart zu erstellen. D. h. der Bemessungspunkt zur Erstellung der Ersatzschaltbilddaten ist stets auf die feldorientierte Betriebsart zu beziehen. Die Ströme sind grundsätzlich sinusförmig mit der Überlagerung des entsprechenden Stromrippels, der sich durch die Puls-Weiten-Modulation (PWM) der Umrichterspannung ergibt.
  • Seite 24 Voraussetzungen für die Verwendung von Fremdmotoren • Falls der Hersteller eine Vorschaltinduktivität vorschreibt, ist deren Induktivität für die Ströme, Spannungen und die Erwärmung zu berücksichtigen. Die Vorschaltinduktivität ist dann Bestandteil des Systems Umrichter-Vorschaltinduktivität – Motor. Wird die Vorschaltinduktivität verändert, muss ein neues Datenblatt mit Umrichtereinstellparametern erstellt werden.

  • Seite 25: Grundlegende Sicherheitshinweise

    Grundlegende Sicherheitshinweise Allgemeine Sicherheitshinweise WARNUNG Elektrischer Schlag und Lebensgefahr durch weitere Energiequellen Beim Berühren unter Spannung stehender Teile können Sie Tod oder schwere Verletzungen erleiden. • Arbeiten Sie an elektrischen Geräten nur, wenn Sie dafür qualifiziert sind. • Halten Sie bei allen Arbeiten die landesspezifischen Sicherheitsregeln ein. Generell gelten die folgenden Schritte zum Herstellen von Sicherheit: 1.
  • Seite 26 Grundlegende Sicherheitshinweise 3.1 Allgemeine Sicherheitshinweise WARNUNG Elektrischer Schlag sowie Brandgefahr bei Versorgungsnetzen mit zu niedriger Impedanz Zu große Kurzschluss-Ströme können dazu führen, dass die Schutzeinrichtungen diese Kurzschluss-Ströme nicht unterbrechen können und zerstört werden und dadurch elektrischen Schlag oder Brand verursachen. •...
  • Seite 27 Grundlegende Sicherheitshinweise 3.1 Allgemeine Sicherheitshinweise WARNUNG Elektrischer Schlag bei nicht aufgelegtem Leitungsschirm Durch kapazitive Überkopplung können lebensgefährliche Berührspannungen bei nicht aufgelegten Leitungsschirmen entstehen. • Legen Sie Leitungsschirme und nicht benutzte Adern von Leistungsleitungen (z. B. Bremsadern) mindestens einseitig auf geerdetes Gehäusepotenzial auf. WARNUNG Lichtbogen beim Trennen einer Steckverbindung im Betrieb Beim Trennen einer Steckverbindung im Betrieb kann ein Lichtbogen entstehen, der zu...
  • Seite 28 Sicherheit von Maschinen beeinflussen und somit Menschen gefährden oder Sachschäden verursachen. • Wenn Sie den Komponenten näher als 20 cm kommen, schalten Sie Funkgeräte oder Mobiltelefone aus. • Benutzen Sie die "SIEMENS Industry Online Support App" nur am ausgeschalteten Gerät. Anforderungen an Fremdmotoren Systemhandbuch, 01/2021, 6SL3097-5BE00-0AP3...
  • Seite 29 Grundlegende Sicherheitshinweise 3.1 Allgemeine Sicherheitshinweise ACHTUNG Schädigung der Motorisolation durch zu hohe Spannungen Bei Betrieb an Netzen mit geerdetem Außenleiter oder im Falle eines Erdschlusses im IT-Netz kann die Motorisolation durch die höhere Spannung gegen Erde geschädigt werden. Falls Sie Motoren verwenden, deren Isolation nicht für den Betrieb mit geerdetem Außenleiter ausgelegt ist, müssen Sie folgende Maßnahmen treffen: •...
  • Seite 30 Grundlegende Sicherheitshinweise 3.1 Allgemeine Sicherheitshinweise ACHTUNG Geräteschaden durch unsachgemäße Spannungs-/Isolationsprüfungen Unsachgemäße Spannungs-/Isolationsprüfungen können zu Geräteschäden führen. • Klemmen Sie die Geräte vor einer Spannungs-/Isolationsprüfung der Maschine/Anlage ab, da alle Umrichter und Motoren herstellerseitig hochspannungsgeprüft sind und eine weitere Prüfung innerhalb der Maschine/Anlage deshalb nicht notwendig ist. WARNUNG Unerwartete Bewegung von Maschinen durch inaktive Sicherheitsfunktionen Inaktive oder nicht angepasste Sicherheitsfunktionen können unerwartete Bewegungen an...

  • Seite 31: Geräteschaden Durch Elektrische Felder Oder Elektrostatische Entladung

    Umgang bei Anwendung, Installation, Betrieb und Wartung. Security-Hinweise Siemens bietet Produkte und Lösungen mit Industrial Security-Funktionen an, die den sicheren Betrieb von Anlagen, Systemen, Maschinen und Netzwerken unterstützen. Um Anlagen, Systeme, Maschinen und Netzwerke gegen Cyber-Bedrohungen zu sichern, ist es erforderlich, ein ganzheitliches Industrial Security-Konzept zu implementieren (und kontinuierlich aufrechtzuerhalten), das dem aktuellen Stand der Technik entspricht.
  • Seite 32 Weiterführende Informationen zu möglichen Schutzmaßnahmen im Bereich Industrial Security finden Sie unter: https://www.siemens.com/industrialsecurity (https://www.siemens.com/industrialsecurity) Die Produkte und Lösungen von Siemens werden ständig weiterentwickelt, um sie noch sicherer zu machen. Siemens empfiehlt ausdrücklich, Produkt-Updates anzuwenden, sobald sie zur Verfügung stehen und immer nur die aktuellen Produktversionen zu verwenden. Die Verwendung veralteter oder nicht mehr unterstützter Versionen kann das Risiko von Cyber-...

  • Seite 33: Restrisiken Von Antriebssystemen (Power Drive Systems)

    Grundlegende Sicherheitshinweise 3.5 Restrisiken von Antriebssystemen (Power Drive Systems) Restrisiken von Antriebssystemen (Power Drive Systems) Der Maschinenhersteller oder Anlagenerrichter muss bei der gemäß entsprechenden lokalen Vorschriften (z. B. EG‑Maschinenrichtlinie) durchzuführenden Beurteilung des Risikos seiner Maschine bzw. Anlage folgende von den Komponenten für Steuerung und Antrieb eines Antriebssystems ausgehende Restrisiken berücksichtigen: 1.
  • Seite 34 Grundlegende Sicherheitshinweise 3.5 Restrisiken von Antriebssystemen (Power Drive Systems) Weitergehende Informationen zu den Restrisiken, die von den Komponenten eines Antriebssystems ausgehen, finden Sie in den zutreffenden Kapiteln der technischen Anwenderdokumentation. Anforderungen an Fremdmotoren Systemhandbuch, 01/2021, 6SL3097-5BE00-0AP3...

  • Seite 35: 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 Parame‐ Bedeutung Einheit sync / siehe Seite async p0304 Bemessungsspannung → (Seite 42) p0305 Bemessungsstrom s und a → (Seite 47) p0307 Bemessungsleistung →...

  • Seite 36: Parameter Zur Motorcharakterisierung

    Motorbezogene Umrichterparameter und damit verbundene Anforderungen an die Motorqualität 4.3 Anforderungen an die Motorqualität Parame‐ Bedeutung Einheit sync / siehe Seite async p0604 Motorübertemperatur Warnschwelle °C s und a → (Seite 92) / → (Seite 125) p0605 Motorübertemperatur Störschwelle °C s und a →...

  • Seite 37: Drehmomentkonstante Und Spannungskonstante

    Motorbezogene Umrichterparameter und damit verbundene Anforderungen an die Motorqualität 4.4 Drehmomentkonstante und Spannungskonstante Name im Dokument Qualitätsmerkmal sync / siehe Seite async Pol- und Nutrasten bei Bemessungsmoment → (Sei‐ te 46) Kurzschlussfestigkeit auch gegenüber dem transienten Kurzschlussstrom, → (Sei‐ sofern ein Voltage Protection Module (VPM) oder ein interner Ankerkurz‐ te 77) schluss als Schutzmaßnahme vorgesehen sind.
  • Seite 38 Motorbezogene Umrichterparameter und damit verbundene Anforderungen an die Motorqualität 4.4 Drehmomentkonstante und Spannungskonstante Bild 4-1 Zugelassener (sättigungsbedingter) Rückgang der Drehmomentkonstante 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 39: Hauptinduktivität

    Motorbezogene Umrichterparameter und damit verbundene Anforderungen an die Motorqualität 4.5 Hauptinduktivität Spannung für die Drehzahl von 1000 Upm nicht zulässig ist, wird von der gerade noch zulässigen Drehzahl mit offenen Klemmen auf 1000 Upm (linear) umgerechnet. • Effektivwert der Klemmenspannung (nicht Klemme - Stern) •...
  • Seite 40 Motorbezogene Umrichterparameter und damit verbundene Anforderungen an die Motorqualität 4.5 Hauptinduktivität ungesättigten Motor beschreibt. Ab da bleibt die Hauptinduktivität auf ihrem konstanten Maximalwert, selbst wenn der Magnetisierungsstrom noch weiter zurückgenommen wird. Der Verlauf der Hauptinduktivität lässt sich mithilfe dieses stromunabhängigen Maximalwertes als Kurvenstützpunkt aussagekräftig charakterisieren.
  • Seite 41 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 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 Randbedingung / Funktion...
  • Seite 42 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 43: 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 stabil sein gegenüber den Betriebsparametern: – Schlupf – momentbildender Strom – Temperatur Die zulässigen Änderungen dürfen im freigegebenen Betriebsbereich +10 % und -5 % nicht überschreiten.

  • Seite 44: Motor-Bemessungsspannung

    Motorbezogene Umrichterparameter und damit verbundene Anforderungen an die Motorqualität 4.7 Motor-Bemessungsspannung Abweichung zwischen dem im Herstellerdatenblatt angegebenem und dem tatsächlich wirksamen Wert maximal ±7 % betragen. Hinweis Errechnete Motordaten Wenn die Motordaten nicht gemessen, sondern errechnet werden, dann setzen Sie als Lastbedingung "Bemessungsmagnetisierung bei Bemessungsmoment"...

  • Seite 45: Motor-Bemessungsleistungsfaktor

    Motorbezogene Umrichterparameter und damit verbundene Anforderungen an die Motorqualität 4.8 Motor-Bemessungsleistungsfaktor • Temperatur von Stator und Läufer bei Asynchronmotoren: – S1-Beharrungstemperatur in der vorgeschriebenen Kühlart ⇒ Stator- und Läuferwiderstand im Zustand der Beharrungstemperatur • Temperatur von Stator bei Synchronmotoren: – S1-Beharrungstemperatur in der vorgeschriebenen Kühlart ⇒ Statorwiderstand im Zustand der Beharrungstemperatur •...

  • Seite 46: Sinusform Der Emk (Qualitätsanforderung)

    Motorbezogene Umrichterparameter und damit verbundene Anforderungen an die Motorqualität 4.9 Sinusform der EMK (Qualitätsanforderung) • Temperatur von Stator und Läufer: S1-Beharrungstemperatur in der vorgeschriebenen Kühlart ⇒ Stator- und Läuferwiderstand im Zustand der Beharrungstemperatur • Ohne Vorschaltinduktivität • Ohne PWM-Verluste • Nur die elektrische Drehstromgrundwelle wird berücksichtigt Hinweis Bemessungsleistungsfaktor ohne Vorschaltinduktivität Der Bemessungsleistungsfaktor wird ohne Vorschaltinduktivität angegeben, weil sich diese...

  • Seite 47: Pol- Und Nutrasten Im Leerlauf (Qualitätsanforderung)

    Motorbezogene Umrichterparameter und damit verbundene Anforderungen an die Motorqualität 4.10 Pol- und Nutrasten im Leerlauf (Qualitätsanforderung) An Asynchronmotoren: • Abnahmebedingung: Der Motor drehe im Leerlauf an einer ideal sinusförmigen oberwellenfreien symmetrischen dreiphasigen Spannung. Die Spannung sei so bemessen, dass sich ein Strom einstellt, der in etwa dem Bemessungsmagnetisierungsstrom entspricht.

  • Seite 48: Pol- Und Nutrasten Bei Bemessungsmoment (Qualitätsanforderung)

    Motorbezogene Umrichterparameter und damit verbundene Anforderungen an die Motorqualität 4.11 Pol- und Nutrasten bei Bemessungsmoment (Qualitätsanforderung) Hinweis Abweichung von den Anforderungen an das Pol- und Nutrasten im Leerlauf Eine Abweichung von den Anforderungen an das Pol- und Nutrasten im Leerlauf ist zulässig, wenn dies explizit mit dem Kunden vereinbart wurde.

  • Seite 49: Bemessungsstrom

    Motorbezogene Umrichterparameter und damit verbundene Anforderungen an die Motorqualität 4.12 Bemessungsstrom 4.12 Bemessungsstrom p0305 Motor-Bemessungsstrom Effektivwert des Phasenstromes (Stromes in der Zuleitung), der sich im Bemessungspunkt einstellt. • Im Bemessungspunkt wird Bemessungsdrehmoment bei Bemessungsdrehzahl erzeugt. Sofern der Motor eine Eigenlagerung besitzt, ist das Wellendrehmoment gemeint, das bereits eine eventuelle Minderung durch Reibung (von Lager oder Dichtung) erfahren hat.

  • Seite 50: 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 51: 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 52: 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 53 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 54: Bemessungsfrequenz

    Motorbezogene Umrichterparameter und damit verbundene Anforderungen an die Motorqualität 4.17 Polpaarzahl Sofern nicht anders vereinbart, soll die Bemessungsdrehzahl für eine Zwischenkreisspannung von 600 VDC gelten. Das heißt, die effektive Klemmenspannung im Bemessungspunkt darf nicht über 380 V (90 % von ) betragen.

  • Seite 55: Streuinduktivität(En) Und Vorschaltinduktivität

    Motorbezogene Umrichterparameter und damit verbundene Anforderungen an die Motorqualität 4.18 Streuinduktivität(en) und Vorschaltinduktivität 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 56 • 1 (Vollständige Berechnung) • 3 (Berechnung Regelungsparameter) • 4 (Berechnung Reglerparameter) Vergleichen Sie hierzu: SINAMICS S120/S150 Listenhandbuch. Es obliegt derjenigen Partei, die den Motor in Verkehr bringt, zu kontrollieren und sicherzustellen, dass der Führungsfrequenzgang des Stromreglers nach automatischer Berechnung der Stromreglerverstärkung, im Stillstand ohne Last eine ausreichende Bandbreite besitzt und gleichzeitig nicht über die 0dB-Line hienausschießt.
  • Seite 57 Motorbezogene Umrichterparameter und damit verbundene Anforderungen an die Motorqualität 4.18 Streuinduktivität(en) und Vorschaltinduktivität Hinweis Verringerung der Summenstreuinduktivität unter Last Bei vielen Motoren verringert sich die Summenstreuinduktivität unter Last. Deshalb ist zur Gewährleistung der Stromreglerstabilität über den gesamten Lastbereich, neben der hier beschriebenen Anpassung des Basiswertes p1715, auch die Parametrierung der lastabhängigen Adaption unentbehrlich.
  • Seite 58 Motorbezogene Umrichterparameter und damit verbundene Anforderungen an die Motorqualität 4.18 Streuinduktivität(en) und Vorschaltinduktivität zu a: Stabilität der Ständer- und Läuferstreuinduktivität Die Streuinduktivitäten müssen hinreichend stabil sein gegenüber den Betriebsparametern: • momentbildender Strom • Feldschwächstrom (nur bei Synchronmotor) • Magnetisierungsstrom (nur bei Asynchronmotor) •...
  • Seite 59 Motorbezogene Umrichterparameter und damit verbundene Anforderungen an die Motorqualität 4.18 Streuinduktivität(en) und Vorschaltinduktivität Um regelungstechnische Probleme zu vermeiden, muss die Summenstreuinduktivität größer als 0,243 mH sein. Das ist hier der Fall => keine Vorschaltdrossel notwendig. Um eine CU einzusparen soll dieselbe Spindel nun mit derselben Pulsfrequenz (von 8 kHz) an dem langsameren Stromreglertakt von p0115[0] = 125 µs betrieben werden.
  • Seite 60 Motorbezogene Umrichterparameter und damit verbundene Anforderungen an die Motorqualität 4.18 Streuinduktivität(en) und Vorschaltinduktivität Hinweis Physikalischer Inhalt dieser Vorschrift Der physikalische Inhalt dieser Vorschrift ist, dass der Stromrippel nicht größer sein soll, als der Momentanwert des kleinsten möglichen Motorstromes. Der kleinste mögliche Motorstrom ist der Magnetisierungsstrom bei Maximaldrehzahl im Leerlauf.

  • Seite 61: Motor-Bemessungsmagnetisierungsstrom/-Kurzschlussstrom

    Motorbezogene Umrichterparameter und damit verbundene Anforderungen an die Motorqualität 4.19 Motor-Bemessungsmagnetisierungsstrom/-kurzschlussstrom Wird die Vorschaltinduktivität verändert, muss ein neues Datenblatt mit Umrichtereinstellparametern erstellt werden. Aus Sicht des Regelungsverhaltens kann in denjenigen Fällen, in denen die Vorschaltinduktivität nur einen Anteil von unter 20 % zur Summenstreuinduktivität beitragen würde, auf die Vorschaltinduktivität verzichtet werden.

  • Seite 62: Motor-Bemessungsmagnetisierungsstrom, P0320 Für Asynchronmotoren

    Motorbezogene Umrichterparameter und damit verbundene Anforderungen an die Motorqualität 4.20 Einsatzdrehzahl Feldschwächung Der Kurzschlussstrom hängt (neben der Spannungskonstante und der Polzahl des Motors) ganz wesentlich von der Summenstreuinduktivität ab. Je kleiner die Summenstreuinduktivität, desto größer der Kurzschlussstrom. Manche Fremdmotorhersteller schreiben zur Reduzierung des benötigten Feldschwächstroms eine Vorschaltinduktivität vor.

  • Seite 63: Einsatzdrehzahl Feldschwächung, P0348 Für Synchronmotoren

    Motorbezogene Umrichterparameter und damit verbundene Anforderungen an die Motorqualität 4.20 Einsatzdrehzahl Feldschwächung Die Angabe der Einsatzdrehzahl Feldschwächung ist auf eine Referenz-Klemmenspannung zu beziehen, die sich bei einer Zwischenkreisspannung von 600 VDC ergeben würde. Die Referenzklemmenspannung für p0348 lässt eine Aussteuerreserve von 10 %, so dass sich ein Wert von 380 V (= 90 % von ) ergibt.
  • Seite 64 Motorbezogene Umrichterparameter und damit verbundene Anforderungen an die Motorqualität 4.20 Einsatzdrehzahl Feldschwächung Feldschwächstrom ausgesteuert wird, wird der zulässige Feldschwächstrom nach oben und nach unten hin begrenzt. • Obere Begrenzung: Der Kurzschlussstrom ist derjenige Strom, der die EMK exakt so kompensiert dass an den Klemmen die Spannung verschwindet.
  • Seite 65 Motorbezogene Umrichterparameter und damit verbundene Anforderungen an die Motorqualität 4.20 Einsatzdrehzahl Feldschwächung 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 den in p0320 eingetragenen Kurzschlussstrom. Wird die Feldschwächeinsatzdrehzahl p0348 auf eine niedrige Drehzahl gesetzt, steigt der minimal eingeprägte Feldschwächstrom im unteren Drehzahlbereich rasch an und strebt gegen p0320.

  • Seite 66: Einsatzdrehzahl Feldschwächung, P0348 Für Asynchronmotoren

    Motorbezogene Umrichterparameter und damit verbundene Anforderungen an die Motorqualität 4.20 Einsatzdrehzahl Feldschwächung wesentlich höher ausgesteuert, als es physikalisch zur Kompensation notwendig wäre (=> Erwärmung). Hinweis Diagnose während der Inbetriebnahme Zu Diagnosezwecken kann während der Inbetriebnahme durch das drastische Herabsetzen der Feldschwächeinsatzdrehzahl (p0348) ein (nahezu frei wählbarer) Feldschwächstrom eingeprägt werden.

  • Seite 67: Pulsfrequenz

    Motorbezogene Umrichterparameter und damit verbundene Anforderungen an die Motorqualität 4.21 Pulsfrequenz Vorschaltinduktivität gilt. Der Wert ohne Vorschaltinduktivität sollte als Hinweis auf dem Datenblatt vermerkt sein. Hinweis Im Gegensatz zu einer weit verbreiteten Auffassung wird bei SINAMICS oberhalb der Feldschwächeinsatzdrehzahl nicht der Magnetisierungsstrom, sondern der tatsächlich vorhandene magnetische Fluss nach einer -Kennlinie herabgeführt.

  • Seite 68: 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 Drehzahlbereichen nur mit bestimmten Pulsfrequenzen betrieben werden darf, muss der Motorhersteller die Drehzahlbereiche und die dafür vorgeschriebenen Pulsfrequenzen im Motordatenblatt hinterlegen. 4.22 Bedingungen und Kriterien zum Einsatz einer Vorschaltinduktivität 4.22.1 Vorschaltinduktivität ist vom Motorhersteller festzulegen...
  • Seite 69 Motorbezogene Umrichterparameter und damit verbundene Anforderungen an die Motorqualität 4.22 Bedingungen und Kriterien zum Einsatz einer Vorschaltinduktivität Der Feldschwächstrom kompensiert die hohe EMK des Motors so, dass an den Motorklemmen, eine für das Antriebsystem verträgliche Spannung ansteht. In Systemen ohne Vorschaltinduktivität findet die Kompensation vollständig innerhalb des Motors statt, so dass an keiner Stelle eine unverträgliche hohe Spannung auftreten kann.

  • Seite 70: 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 71 Die Stromregleradaption wird nur dann wirksam, wenn sie durch den Parameter p1402.2 grundsätzlich aktiv gesetzt wurde. Auch dann wenn die Parameter p0391, p0392 und p0393 zutreffend eingetragen wurden. Weitere Informationen hierzu finden Sie im SINAMICS S120/ S150 Listenhandbuch. • Setzen Sie die Stromregleradaption durch den Parameter p1402.2 grundsätzlich aktiv.
  • Seite 72 Motorbezogene Umrichterparameter und damit verbundene Anforderungen an die Motorqualität 4.23 Stromregleradaption Vorschlag zur praktischen Durchführung: Im Folgenden wird eine praktische anwendbare Methodik zur Bestimmung der Stromregleradaptionsparameter vorgeschlagen. Je nach Kenntnisstand und Laborausrüstung sind alternative Wege der Bestimmung möglich, auf die hier nicht weiter eingegangen wird. Allen gemeinsam ist, dass die Bestimmung der Stromregleradaptionsparameter mit SINAMICS- Umrichtern durchzuführen ist.
  • Seite 73 Motorbezogene Umrichterparameter und damit verbundene Anforderungen an die Motorqualität 4.23 Stromregleradaption Bild 4-11 Beispielmessung der Stromregleradaption Hinweis Erzeugung der optimalen Bandbreite durch Stromreglerverstärkung Die Stromreglerverstärkung, die die optimale Bandbreite erzeugt, wird gefunden, indem p1715 schrittweise höher geschrieben und dabei jedes Mal der "Führungsfrequenzgang Stromregler" beurteilt wird.

  • Seite 74: 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 75 Motorbezogene Umrichterparameter und damit verbundene Anforderungen an die Motorqualität 4.24 Stillstandsstrom Extremfall (vollständige thermische Entkopplung) muss der Stillstandsstrom auf 71 % reduziert werden. Wegfall der thermischen Beanspruchung durch Eisenverluste: Im Stillstand entfallen die Ummagnetisierungs- und Wirbelstromverluste der flussführenden Elemente (Eisenverluste). Dadurch verringert sich, bei gleichem Strom die gemittelte thermische Belastung des Motors, wodurch ein Spielraum zur Erhöhung des Strom- Effektivwertes entsteht.

  • Seite 76: Stillstandsdrehmoment

    Motorbezogene Umrichterparameter und damit verbundene Anforderungen an die Motorqualität 4.27 Maximaldrehzahl 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 77: Einschränkungen Der Maximaldrehzahl Beim Betrieb An Sinamics

    über 2,0 kV, bestünde im Fehlerfall ein Personenrisiko. Ob gegebenenfalls bei Chassis Geräten der Spannungsebene "3 AC 500 ... 690 V" ein höherer Grenzwert gilt, kann bei Bedarf beim Siemens- Fachvertrieb angefragt werden. ⇒ Der Effektivwert der Klemmenspannung U...

  • Seite 78: 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 79: 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) Hinweis Automatische Begrenzung der maximal erreichbaren Drehzahl Ohne explizite Angabe der Schutzmaßnahme in p0643 bzw. p1231 wird die maximal erreichbare Drehzahl, p1082 automatisch auf diejenige begrenzt, bei welcher der Scheitelwert der Klemmenspannung 820 V gerade noch nicht überschreitet.

  • Seite 80: Optimaler Lastwinkel Und Reluktanzmomentkonstante

    Motorbezogene Umrichterparameter und damit verbundene Anforderungen an die Motorqualität 4.29 Optimaler Lastwinkel und Reluktanzmomentkonstante Können 820 V (Klemmenspannung-Scheitelwert) überschritten werden, muss der Motorbetreiber für einen Spannungsschutz sorgen. Bei SINAMICS-Umrichtern ist dies im Standardfall eine Einrichtung, die die Motorklemmen kurzschließt (siehe SINAMICS Funktionshandbuch FH1;...
  • Seite 81 Motorbezogene Umrichterparameter und damit verbundene Anforderungen an die Motorqualität 4.29 Optimaler Lastwinkel und Reluktanzmomentkonstante Falls im Motordatenblatt ein Maximaldrehmoment angeben ist, ist dieses auf den Maximalstrom, p0323 und einen Lastwinkel von 90 Grad zu beziehen. 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...

  • Seite 82: Parameter Für Den Maximalstrom

    Hinweis p0338 beschreibt bei Fremdmotoren den für den Motor maximal zugelassen Strom Im Gegensatz zum Listenhandbuch der SINAMICS-Parameter "SINAMICS S120/S150 Listenhandbuch" 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 83: Kippmomentkorrekturfaktor

    Motorbezogene Umrichterparameter und damit verbundene Anforderungen an die Motorqualität 4.31 Kippmomentkorrekturfaktor sollten nicht zur Anpassung des Motors an die Applikation verändert werden. Der in p0640 eingetragene Wert begrenzt verbindlich den vom Umrichter maximal ausgesteuerten Strom 4.31 Kippmomentkorrekturfaktor p0326 Motor-Kippmomentkorrekturfaktor Der Kippmomentkorrekturfaktor beschreibt, wie weit die Spannungsgrenzkennlinie verschoben werden muss, um im realen Betrieb ein einwandfreies Verhalten zu erreichen.

  • Seite 84: Pollageidentifikation Strom

    Motorbezogene Umrichterparameter und damit verbundene Anforderungen an die Motorqualität 4.32 Pollageidentifikation Strom Solange keine Anpassung in der Praxis stattgefunden hat, soll der Kippmomentkorrekturfaktor p0326 für Asynchronmotoren auf 100 % und für Synchronmotoren auf 71 % geschrieben werden. Hinweis Vorbelegung des Kippmomentkorrekturfaktor Beim Anlegen eines Fremdmotors findet bei einigen Softwareständen im Umrichter eine Vorbelegung des Kippmomentkorrekturfaktor (p0326) auf deutlich unter 100 % statt.

  • Seite 85: Funktionsweise

    Falls eine Vorschaltinduktivität festgesetzt wurde, muss diese bei der Bestimmung der PLI- Parameter im Stromkreis vorhanden sein. SINAMICS S120 verfügt über mehrere verschiedene Verfahren zur Pollageidentifikation. Sie sind im Funktionshandbuch aufgelistet. Im vorliegenden Systemhandbuch ist der Fokus auf das Verfahren "Sättigungsbasiert 1. Harmonische" gerichtet, welches über p1980=1 angewählt wird.

  • Seite 86: Parametrierung

    Motorbezogene Umrichterparameter und damit verbundene Anforderungen an die Motorqualität 4.32 Pollageidentifikation Strom 4. Es wird geprüft, ob die Messkurve eine ausreichend deutliche Wellenkontur aufweist. 5. Mittels Fourieranalyse wird die Phasenlage der Welle detektiert. Die gefundene Phasenlage wird als Pollagewinkel interpretiert. Die gesamte Schrittkette läuft in Sekundenbruchteilen ab.
  • Seite 87 • Setzen Sie p1983 auf "1". Das Ergebnis der aktuell durchgeführten PLI wird in Form der Abweichung zum betrieblich benutzten Winkel in Parameter r1984 angezeigt, vergleichen Sie hierzu "SINAMICS S120/ S150 Listenhandbuch". • Der betrieblich benutzte Winkel wird aber nicht überschrieben, denn das nachträgliche Anstoßen der PLI dient einzig der Diagnose.

  • Seite 88: Absichern Der Robustheit

    Motorbezogene Umrichterparameter und damit verbundene Anforderungen an die Motorqualität 4.32 Pollageidentifikation Strom Beim Beurteilen der Qualität des PLI-Ergebnisses sollen • die PLI mindestens 20 mal angestoßen werden • möglichst alle elektrischen Winkel durchlaufen werden Dies gelingt besonders einfach und schnell, wenn der Motor mit sehr langsamer Drehzahl, z. B. 1 Upm, gefahren wird, und gleichzeitig während der Drehbewegung der PLI-Test wiederholt angestoßen wird.
  • Seite 89 Motorbezogene Umrichterparameter und damit verbundene Anforderungen an die Motorqualität 4.32 Pollageidentifikation Strom Hinweis Gute Lesbarkeit Weil im Messwertspeicher ein einzelner 6° Winkelschritt mittels eines 1 ms-Zeitintervalls formal adressiert wird, würde im Prinzip eine Aufzeichnungsdauer von 60 ms genügen, um den vollen 360°...
  • Seite 90 Motorbezogene Umrichterparameter und damit verbundene Anforderungen an die Motorqualität 4.32 Pollageidentifikation Strom den PLI-Strom von 30 A , der für diesen Motor als passend festgelegt wurde, ist in grün hervorgehoben. adäquate Festlegung mit p0329 = 30 A Bild 4-19 Beispiel: schrittweise erhöhter PLI-Strom Hinweis Wahl des adäquaten PLI-Stroms Höhere Ströme führen meistens zu einem deutlicheren Verlauf, aber auch zu einer höheren...
  • Seite 91 Motorbezogene Umrichterparameter und damit verbundene Anforderungen an die Motorqualität 4.32 Pollageidentifikation Strom gemeinsamen Gesamtfeld addieren, vergleichen Sie hierzu die nachfolgenden Abbildungen. Aufgrund der magnetischen Sättigung hat die Induktivität in diesem Winkel ein Minimum. Tabelle 4-6 Stator-Drehfeldwinkel, in dem die Dichte der Feldlinien ihr Maximum erreicht Vom Rotor erzeugtes Magnetfeld Vom Stator erzeugtes Magnetfeld 1 Winkelposition der Permanentmagnetpole (Rotor)
  • Seite 92 Motorbezogene Umrichterparameter und damit verbundene Anforderungen an die Motorqualität 4.32 Pollageidentifikation Strom Analog zu obigen Bild "Drehfeldwinkel des Stators", in dem die Dichte der Feldlinien ihr Maximum erreicht, führen diejenigen Winkel, die der Rotormagnetrichtung entgegen zeigen, zur teilweisen Auslöschung von Feldlinien (vergleichen Sie hierzu das folgende Bild). Tabelle 4-7 Teilweise Auslöschung von Feldlinien Vom Stator erzeugtes Magnetfeld...

  • Seite 93: Trägheitsmoment

    Motorbezogene Umrichterparameter und damit verbundene Anforderungen an die Motorqualität 4.33 Trägheitsmoment Bild 4-20 Zusammenhang zwischen Spannungszeitfläche und Stromendwert Darüber zeigt sich, dass der Spannungsimpuls nicht rechteckig sein muss, sondern dass alle Impulsformen, die dieselbe Spannungszeitfläche umschließen, auch zum selben Stromendwert führen.

  • Seite 94: Kühlart Des Motors

    Motorbezogene Umrichterparameter und damit verbundene Anforderungen an die Motorqualität 4.35 Warnschwelle für die Motortemperatur 4.34 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 95: Störschwelle Für Die Motortemperatur

    Motorbezogene Umrichterparameter und damit verbundene Anforderungen an die Motorqualität 4.36 Störschwelle für die Motortemperatur dadurch erreicht, dass die übergeordnete Steuerung die Belastung des Motors reduziert, wenn die erfasste Motortemperatur oberhalb der Warnschwelle liegt. Hinweis Die Funktionalität der Belastungsreduzierung bei Erreichen der Warnschwelle ist nicht automatisch gegeben.
  • Seite 96 Motorbezogene Umrichterparameter und damit verbundene Anforderungen an die Motorqualität 4.36 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). ACHTUNG Beschädigung temperaturempfindlicher Funktionsgruppen Falls neben der Statorwicklung andere temperarturempfindliche Funktionsgruppen wie Geber oder Lager vorhanden sind, prüfen Sie, ob diese durch die Motortemperaturüberwachung ausreichend geschützt sind.

  • Seite 97: 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 verwendet wird, muss die Vorschaltinduktivität zwischen das VPM und den Motor geschaltet werden.

  • Seite 98: Notwendigkeit Und Wirkung

    Weil die Vorschaltdrossel Plus das erhebliche Risiko der elektrischen Kabeloszillationen bei überschaubarem Mehraufwand praktisch völlig ausschaltet, wird nachdrücklich empfohlen an SINAMICS S120 Antriebssystemen keine Vorschaltinduktivität zu verwenden, die nicht nach den hier niedergelegten Richtlinien der Vorschaltdrossel Plus gebaut ist. Hinweis Verzicht auf die Bauform Vorschaltdrossel Plus Bei offener Sekundärwicklung geht die Vorschaltdrossel Plus in eine herkömmliche...
  • Seite 99 Qualitative Anforderungen an eine Vorschaltinduktivität 5.2 Vorschaltdrossel Plus Bild 5-1 VSD_Plus_A: Schwingkreis aus Vorschaltinduktivität und Erdkapazität Der Austausch bzw. die Nachrüstung mit den Merkmalen der hier beschriebenen Richtlinien zur Vorschaltdrossel Plus beseitigt die Schwingneigung grundlegend. Die Beseitigung der Schwingneigung verdeutlicht die nachfolgende Abbildung: Bild 5-2 VSD_Plus_B: Beseitigung der Schwingneigung durch die Vorschaltdrossel Plus Anforderungen an Fremdmotoren...

  • Seite 100: Funktionsprinzip

    Qualitative Anforderungen an eine Vorschaltinduktivität 5.2 Vorschaltdrossel Plus Hinweis Kabeloszillation Das Auftreten der Kabeloszillation ist ein Merkmal des ungedämpften Schwingkreises aus Vorschaltinduktivität und Erdkapazität. Kabeloszillation ist kein Merkmal des Umrichters und tritt an Umrichtern anderer Fabrikate in gleicher Weise auf. 5.2.2 Funktionsprinzip Die Vorschaltdrossel Plus führt die benötigte Dämpfung in den Schwingkreis ein;...
  • Seite 101 Qualitative Anforderungen an eine Vorschaltinduktivität 5.2 Vorschaltdrossel Plus Sekundärseite, ist die Sekundärspannung ein maßstäbliches Abbild der Primärspannung. Durch die Reihenschaltung der drei Sekundärspulen kürzen sich die Drehstromanteile an den beiden Klemmen exakt heraus; die Drehsystemsumme ist Null. Übrig bleiben die gesuchten Common Mode-Anteile, die die Kabeloszillation speisen.

  • Seite 102: Blechkern-Dreischenkeldrossel Versus Pulverkern-Topfbauweise

    Qualitative Anforderungen an eine Vorschaltinduktivität 5.2 Vorschaltdrossel Plus 5.2.3 Blechkern-Dreischenkeldrossel versus Pulverkern-Topfbauweise In der Ausführung als Vorschaltdrossel Plus ist die bisherige Empfehlung, eine Blechkern- Dreischenkeldrossel gegenüber einer Pulverkerndrossel zu bevorzugen, hinfällig. Der Grund für die bisherige pauschale Empfehlung im Fremdmotorhandbuch war die Verlustarmut des Kernmaterials, die das Auftreten der unerwünschten elektrischen Kabeloszillation gefördert hat.
  • Seite 103 Qualitative Anforderungen an eine Vorschaltinduktivität 5.2 Vorschaltdrossel Plus Bauart Bei der Bauart ist zwischen den beiden folgenden Typen zu unterscheiden: • Dreischenkeldrossel • Einzelphasenbauweise Die Bauarten werden im Folgenden kurz beschrieben. Dreischenkeldrossel ① Upper common magnetic yoke for all three phases ②...
  • Seite 104 Qualitative Anforderungen an eine Vorschaltinduktivität 5.2 Vorschaltdrossel Plus Einzelphasenbauweise Separate magnetic yokes for each phase, Return yoke for magnetic flux does not exist independently for each phase. Bild 5-6 VSD_Plus_H Findet sich oft in sogenannter "Topfkernausführung“. Hier hat jede Phase ihren eigenen magnetischen Rückleiter.
  • Seite 105 Qualitative Anforderungen an eine Vorschaltinduktivität 5.2 Vorschaltdrossel Plus ① Usual multimeter with capacity measurement function ② Disconnect the series-inductor sided cable end ③ Joint all three phase wires together ④ Connect PE-wire to the cable shield ⑤ Make sure that the cable has regular connection to the motor Bild 5-7 VSD_Plus_I: Messvorschrift zur Messung der relevanten Summenkapazität Zur Orientierung der Abschätzung der Summenkapazität dienen folgende Anhaltspunkte:...

  • Seite 106: Erwartungswert Der Verlustleistung Des Dämpfungswiderstandes

    Qualitative Anforderungen an eine Vorschaltinduktivität 5.2 Vorschaltdrossel Plus Drosseltypfaktor 0,65 für Dreischenkeldrossel 1,0 für Einzelphasenbauweise (Siehe Abschnitt "Bauart") Induktivität der Vorschaltdrossel in mH nicht in Henry Vorschalt (Siehe Abschnitt "Induktivität (mH) der Typschildangabe der Vorschalt‐ drossel) Summenkapazität in nF nicht in Farad Summe (Siehe Abschnitt "Summenkapazität aus Leitung und Motor gegen PE") Beispiel:...
  • Seite 107 Qualitative Anforderungen an eine Vorschaltinduktivität 5.2 Vorschaltdrossel Plus Beispiel: Es wurde eine Summenkapazität von 25 nF ermittelt. Es ist eine Zwischenkreisspannung von 650 V vorgesehen und es ist eine PWM-Frequenzumschaltung von 4 kHz auf 8 kHz eingerichtet. Verlustleistung = 1,5 · 500 000V ·...

  • Seite 108: Empfehlungen Zu Bauform Und Anschluss Des Dämpfungswiderstandes

    Qualitative Anforderungen an eine Vorschaltinduktivität 5.2 Vorschaltdrossel Plus 5.2.5 Empfehlungen zu Bauform und Anschluss des Dämpfungswiderstandes 5.2.5.1 Belastbarkeit des Dämpfungswiderstandes Aus Gründen der Robustheit und der Lebensdauer soll die Belastbarkeit ("Watt-Wert" nach Typschild) des Dämpfungswiderstandes 2- bis 3-mal so groß sein, wie der oben vorgestellte Erwartungswert der Verlustleistung.

  • Seite 109: Leitungsführung Zum Dämpfungswiderstand

    Qualitative Anforderungen an eine Vorschaltinduktivität 5.2 Vorschaltdrossel Plus Eignung: • Widerstände aus gewickeltem Draht sind aus den oben genannten Gründen ungeeignet. Bild 5-8 VSD_Plus_J: Beispiele von nicht empfehlenswerten Widerständen aus gewickeltem Draht (Nicht empfehlenswert für diese Applikation) • Gut geeignet sind beispielsweise Dickschichtwiderstände. Ihre parasitäre Induktivität liegt im Bereich weniger µH.

  • Seite 110: Kontrollmessung Der Erreichten Dämpfung

    Qualitative Anforderungen an eine Vorschaltinduktivität 5.2 Vorschaltdrossel Plus 5.2.6 Kontrollmessung der erreichten Dämpfung Das hier beschrieben Vorgehen zur Dimensionierung des Widerstandes ist zuverlässig und robust, sofern die Summenkapazität korrekt ermittelt wurde. Besteht Unsicherheit, empfiehlt sich bei der ersten Installation der Drossel mit Dämpfungswicklung eine messtechnische Überprüfung.

  • Seite 111: Sicherer Betrieb Des Dämpfungswiderstandes

    Qualitative Anforderungen an eine Vorschaltinduktivität 5.2 Vorschaltdrossel Plus Bild 5-11 VSD_Plus_M. Messstelle zur Prüfung der Dämpfung 5.2.6.2 Sicherer Betrieb des Dämpfungswiderstandes Nachfolgend wird beschrieben, wie man sicherstellt, dass der Dämpfungswiderstand nicht überlastet ist. Vorgehensweise: • Betriebszustand des Antriebs: – Drehzahlvorgabe Null (Geregelter Stillstand) –...

  • Seite 112: Allgemeine Elektromechanische Anforderungen

    Qualitative Anforderungen an eine Vorschaltinduktivität 5.2 Vorschaltdrossel Plus 5.2.7.1 Allgemeine elektromechanische Anforderungen Beachten Sie folgende elektromechanischen Anforderungen: • Klemmbrett, vorzugsweise Reihenklemmen für den erforderlichen Leitungsquerschnitt Der Leitungsquerschnitt ergibt sich entweder aus dem Bemessungsstrom des Motors oder aus einer Vereinbarung mit dem Kunden. •...

  • Seite 113: Anweisungen Zum Aufbau

    Qualitative Anforderungen an eine Vorschaltinduktivität 5.2 Vorschaltdrossel Plus Beide Bauarten, Dreischenkel-Blechkerndrossel und Pulvermaterial-Topfkerndrossel lassen sich ohne Schwierigkeit mit einer Sekundärwicklung ausrüsten: • Anordnung auf einer Dreischenkel-Blechkerndrossel Bild 5-12 VSD-Plus_E: Prinzipielle Anordnung der Sekundärwicklung auf einer Dreischenkeldrossel (z. B. aus Elektroblech) •...

  • Seite 114: Sekundärwicklung

    – Für Leitungslängen über 50 m ist ein Zuschlag von 50 % empfehlenswert – Für Leitungslängen über 100 m ist ein Zuschlag von 100 % empfehlenswert. Alternativ kann Rücksprache mit Siemens gehalten werden. • Sekundärwicklung in Reihe schalten U_sek – V_sek – W_sek •...

  • Seite 115: Wicklungssinn Prüfen

    Qualitative Anforderungen an eine Vorschaltinduktivität 5.2 Vorschaltdrossel Plus Bild 5-14 VSD_Plus_M: Anordnung der Sekundärwicklung auf dem Joch der Drossel 5.2.7.3 Wicklungssinn prüfen Folgende Angaben beziehen sich auf die Prüfung des Wicklungssinns in der Qualitätssicherung. Die Sekundärwicklung erfüllt nur dann den vorgesehen Zweck, wenn sie korrekt gepolt in Bezug zur Pirmärwicklung und in sich richtig in Serie geschaltet ist.
  • Seite 116 Qualitative Anforderungen an eine Vorschaltinduktivität 5.2 Vorschaltdrossel Plus Bild 5-15 VSD-Plus_N: Prüfanweisung zur Sicherstellung der korrekten Polung der Sekundärwicklung Gehen Sie wie folgt vor: • Induktivitätsmessgerät gemäß obiger Abbildung an die Serienschaltung der Primärspulen U und V anschließen. Der angezeigte Werte sollte doppelt so groß sein, wie die Typschildinduktivität (2 Spulen in Serie).

  • Seite 117: 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 118: Beanspruchung Durch Spannung

    Qualitative Anforderungen an eine Vorschaltinduktivität 5.5 Sinusfilter Beanspruchung durch Spannung Wird eine Vorschaltinduktivität eingesetzt, so verlagert sich das Belastungskollektiv, das im Kapitel "Spannungsbelastung (Seite 127)" auf die Motorklemmen bezogen ist, von den Motorklemmen auf die Eingangsklemmen der Vorschaltinduktivität. Die Spannungsbelastung an den Motorklemmen wird sich dadurch im Allgemeinen ebenfalls ändern.

  • Seite 119: Temperatursensoren

    Für Motoren bei denen ein Betrieb mit hohen Strömen bei niedriger Frequenz keine Ausnahme darstellt, wird eine Ausstattung mit drei Temperatursensoren (Drilling) empfohlen. Im SINAMICS-Umrichter lässt sich die Auswertung und die Reaktion auf ein Temperatursensorsignal auf vielschichtige Weise parametrieren. Siehe dazu "SINAMICS S120/ S150 Listenhandbuch". Hinweis Das Vorhandensein eines Temperatursensors ist für den Betrieb an SINAMICS-Umrichtern nicht...

  • Seite 120: Verwendbare Temperatursensoren

    Temperatursensoren 6.2 Verwendbare Temperatursensoren Verwendbare Temperatursensoren Als Temperaturschutz können analog messende Temperaturfühler, im Folgenden "Temp-F" genannt, oder schaltende Temperatursensoren, im Folgenden "Temp-S" genannt, verwendet werden. Beide haben spezifische Vor- und Nachteile: • Temp-F: analog messender Temperaturfühler Vorteil: – Messung der Temperatur in °C –...

  • Seite 121: Schaltende Temperatursoren

    Sensor Module External SME120 oder SME125 bzw. das Terminal Module TM120. Hinweis Neben dem Pt1000 werden auch andere Temperaturfühler unterstützt. Für die entsprechende Anwendung und nötigen SINAMICS-Komponenten sei auf das SINAMICS S120 Gerätehandbuch "Control Units und ergänzende Systemkomponenten" verwiesen. 6.2.2...
  • Seite 122 • 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 123: Anschluss

    • SINAMICS S120 Gerätehandbuch Leistungsteile Booksize • SINAMICS S120 Gerätehandbuch Leistungsteile Chassis • SINAMICS S120 Gerätehandbuch Control Units und ergänzende Systemkomponenten Daneben finden sich Vorschläge zum Ankoppeln der Temperatursensoren bei Einbaumotoren z. B. in den Projektierungsanleitungen für Linear- und Spindelmotoren: •...

  • Seite 124: Standardschaltung Bei Siemens Listenmotoren

    6.3.1 Standardschaltung bei Siemens Listenmotoren Bei Siemens Listenmotoren wird als Temperatursensor der Pt1000 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. zum SMC- Geberauswertemodul geführt.

  • Seite 125: 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 gegenüber der Wicklung "sicher elektrisch getrennt" ist, gemäß den Vorgaben der DIN EN 50178 (Sichere Elektrische Trennung: SET). Empfehlung: •...

  • Seite 126: Einschleifen Des Temperatursensors In Den 17-Poligen Geberstecker

    Das TM120 besitzt außer der Schnittstellenfunktion für Temperatursensoren keine weitere Funktion. Es wird über den DRIVE-CLiQ Bus an den Antriebsverband angeschlossen. Details sind dem SINAMICS S120 Gerätehandbuch "Control Units und ergänzende Systemkomponenten" zu entnehmen. Es hat die "Sichere Elektrische Trennung" integriert, so dass die Anforderung der SET im Motor an den Temperatursensor entfallen kann.

  • Seite 127: Anschluss An Die Sensor Modules Sme120 Und Sme125

    Temperatursensoren 6.4 Parametrierung der Warn- und Störschwellen für Übertemperaturen TM120: • Stellt zusätzlichen Hardwareaufwand dar • Erlaubt die Kombination von Temp-F und Temp-S • Ermöglicht Temperaturschutz von parallel geschalteten Statoren (bzw. Teilwicklungssystemen) • Pt1000/KTY84 und/oder PTC-Drilling oder Bimetall-Drilling möglich. • Die angeschlossenen Temperatursensoren müssen nicht die Anforderungen der "Sicheren Elektrischen Trennung"...

  • Seite 128: P0605 Störschwelle Für Die Übertemperatur

    Temperatursensoren 6.4 Parametrierung der Warn- und Störschwellen für Übertemperaturen Geht die Temperatur innerhalb der in p0606 parametrierten Zeit (voreingestellt: 240 s) nicht mehr unter die Warnschwelle zurück, erfolgt eine Motor-Übertemperaturabschaltung. Hinweis Für Motoren mit schneller Aufheizrate kann die in p0606 voreingestellte Zeitdauer (240 s) zu lang sein.

  • Seite 129: Spannungsbelastung

    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. Antriebssystemen zulässig ist.

  • Seite 130: Projektpartner Mit Hoher Erfahrung

    Motorhersteller dem sensiblen Thema der Isolationsbeanspruchung offenbar mit ausreichender Sorgfalt Rechnung getragen hat. Hinweis WEISS Spindeltechnologie Selbstredend ist WEISS Spindeltechnologie GmbH als Teil der Siemens Company ein Projektpartner mit profunder Erfahrung. 7.1.2 Projektpartner mit erstmaligem Kontakt mit umrichtergespeisten Motoren Die Konstellation ist gekennzeichnet durch: •...

  • Seite 131: Bezugssystem

    Spannungsbelastung 7.2 Bezugssystem zu erleichtern, wird in diesem Dokument auf verbreitete Konstruktionsmerkmale oder Prüfverfahren hingewiesen. 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 132: Spannungssteilheit Du/Dt

    Spannungsbelastung 7.3 Spannungssteilheit du/dt Zur Bewertung der Spannungsbeanspruchung wird in diesem Dokument von einer Konfiguration mit Active Line Modules (ALM) als Einspeisung 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 133 Spannungsbelastung 7.3 Spannungssteilheit du/dt abgeflacht. Denn im Vergleich zur Leitung sind die Induktivitäten des Motors vielfach größer. Deshalb kommt die Spannungssteilheit als Ursache für Isolationsschäden überhaupt nur dann in Betracht, wenn die Schäden innerhalb der Spulen lokalisiert sind, die sich in der Nähe der Motorklemmen befinden.
  • Seite 134 Spannungsbelastung 7.3 Spannungssteilheit du/dt Motor Bild 7-1 Fast idealer Sprung (Rampe) ohne Kabelreflexion; Spannungen an jedem Spulenausgang Die Isolationsbelastung zwischen Windungen ergibt sich im worst-case durch die Differenz der Eingangsspannung minus der Ausgangsspannung der ersten Spule direkt am Motorklemmeneingang. Anfangs liegt (fast) der gesamte Spannungshub über der Spule und damit auch zwischen dem ersten und letzten Draht der Spule an.
  • Seite 135 Spannungsbelastung 7.3 Spannungssteilheit du/dt Motor Bild 7-2 Fast idealer Sprung (Rampe) ohne Kabelreflexion, Spannungsdifferenz über erster Spule In der Realität gibt es aber auch Reflexionsvorgänge an der Motorklemme und am Umrichterausgang. Der vom Umrichter erzeugte Spannungssprung führt zu einem Wanderwellenvorgang auf dem Kabel zwischen Umrichter und Motorklemme. Es entsteht an der Motorklemme eine Spannungsschwingung, deren Frequenz von der Länge des Kabels abhängt.
  • Seite 136 Spannungsbelastung 7.3 Spannungssteilheit du/dt Motor Bild 7-3 Reale Schaltflanke mit Kabelreflexion, Spannungsdifferenz über erster Spule Am Ende ist das tatsächliche Motordesign entscheidend für die maximal auftretende oder auch zulässige Spannungsdifferenz zwischen der ersten und letzten Windung der ersten Spule. Das bedeutet, dass eine identische Eingangsspannung den einen Motor zerstören und den anderen unversehrt lassen kann (auch bei gleicher Spannungsfestigkeit gegen Erde).

  • Seite 137: Verbreitete Konstruktive Gegenmaßnahmen

    Spannungsbelastung 7.3 Spannungssteilheit du/dt Die Isolation im Motor muss daher für den Betrieb an SINAMICS-Umrichtern so bemessen sein, dass sie Spannungsanstiegszeiten in der Leiter-Erde-Spannung am Motor für Sprunghöhen mindestens laut folgender Tabelle dauerhaft aushält: Umrichter-Nennspannung Zeitfenster Zeitfenster Zeitfenster 100 ns 200 ns 400 ns 3 AC 200 ...

  • Seite 138: Bekannte Applikative Gegenmaßnahmen

    Spannungsbelastung 7.4 Leiter-Leiter-Spannung 7.3.2 Bekannte applikative Gegenmaßnahmen • Vorschaltdrossel zwischen Umrichter und Leistungsleitung • Induktivitätswert liegt zwischen 10 und 50 µH • Technische Anforderung an die Drossel siehe Kapitel "Qualitative Anforderungen an eine Vorschaltinduktivität (Seite 95)". Leiter-Leiter-Spannung Die Leiter-Leiter-Spannung kann im Umrichterbetrieb stationär nur drei Zustände einnehmen: 0 V, +U und -U .

  • Seite 139: Verbreitete Konstruktive Gegenmaßnahmen

    Spannungsbelastung 7.4 Leiter-Leiter-Spannung Für Motoren an Chassis-Leistungsteilen ergibt sich damit: 1970 V transiente Überschwingweite bei U = 1035 V 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 140: 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 141 Spannungsbelastung 7.5 Leiter-Erde-Spannung Bild 7-6 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 142 Spannungsbelastung 7.5 Leiter-Erde-Spannung ① Peak der niederfrequenten Systemschwingung Typische Frequenz 20 ... 200 kHz ② PWM-Takt ③ Leitungsreflexion (Vergrößerung siehe nachfolgendes Bild) Typische Frequenz 0,5 ... 5 MHz Bild 7-7 Beispiel der Leiter-Erde-Spannung an der Motorklemme bei UZK = 600 V Hier dargestellt aktive Hochsetzung mit ALM und AIM Im obigen Bild wird deutlich, dass eine bestimmte Frequenz immer wieder auftaucht.
  • Seite 143 Spannungsbelastung 7.5 Leiter-Erde-Spannung Bild 7-8 Vergrößerung der Leitungsreflexion aus obigem Bild Hinweis Schwingungspakete Weil in der unscharfen Zeitauflösung des Spannungsverlaufs nach Bild "Beispiel der Leiter-Erde- Spannung bei UZK = 600 V" die hochfrequenten Schwingungspakete der Leitungsreflexion eher als Nadeln und weniger als aufgelöste Schwingungspakete wahrzunehmen sind, werden sie in der Diskussion oft als "Spannungsspitzen"...

  • Seite 144: Motoren Mit/Ohne Vorschaltinduktivität

    Spannungsbelastung 7.5 Leiter-Erde-Spannung Damit wird aus dem unübersichtlichen Verlauf der Leiter-Erde-Spannung ein einfach handhabbarer Wert erzeugt. Hinweis Die Teilentladungseinsetzspannung aller gängigen Niederspannungsisolationssysteme geht mit steigender Temperatur erheblich zurück. Üblich ist ein Rückgang um 30 ... 45 % bei 100 K Erwärmung.
  • Seite 145 Spannungsbelastung 7.5 Leiter-Erde-Spannung ) auf die Motorklemmen durch. Der EMK-Durchgriff ist unabhängig von Strom und StreuSumme Drehmoment. Hinweis EMK-Durchgriff Der EMK-Durchgriff ist die direkte physikalische Folge der Verwendung einer Vorschaltinduktivität. Der EMK-Durchgriff wird nicht vom Umrichter beeinflusst, weder vom Fabrikat noch von der Modulationsart oder sonstigen technischen Eigenschaften des Umrichters.
  • Seite 146 Spannungsbelastung 7.5 Leiter-Erde-Spannung Scheitelwert der maximalen EMK (Klemme-Klemme) an 2 kV heranreicht. Wegen des Personenrisikos darf eine zulässige Auslegung 2 kV nicht übersteigen, siehe Kapitel "Einschränkungen der Maximaldrehzahl beim Betrieb an SINAMICS (Seite 75)". Beispiel für Synchronmotor Gegeben sei eine Synchron- Motorspindel mit den folgenden Daten: p0317: 67 V / 1000 Upm...

  • Seite 147: Verbreitete Konstruktive Gegenmaßnahmen

    Spannungsbelastung 7.5 Leiter-Erde-Spannung Hinweis EMK-Durchgriff Der EMK-Durchgriff setzt bei Synchronmotoren nicht erst ab der aktiven Feldschwächung ein, sondern ist im gesamten Betriebsbereich präsent. 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.

  • Seite 148: Bekannte Applikative Gegenmaßnahmen

    Spannungsbelastung 7.6 Sternpunktschwingung 7.5.3 Bekannte applikative Gegenmaßnahmen • Active Line Module nur zusammen mit geeigneter Kommutierungsinduktivität (Active Interface Module) betreiben. • Von den zugelassenen Alternativen der Kommutierungsinduktivität diejenige mit der höchsten Dämpfung wählen (z. B. HFD) • ALM durch nicht pulsende Einspeise-Module (Basic Line Module oder Smart Line Module) ersetzen.
  • Seite 149 Spannungsbelastung 7.6 Sternpunktschwingung Bild 7-10 (2) Vereinfachtes einphasiges Schaltbild Die Herkunft der Induktivitäten in dem obigen Bild (2) ist offensichtlich, denn das sind die Induktivitäten der Motorspulen. Die Herkunft der Kapazität ist eine unvermeidliche Folge der Einbettung der Spulen in den Blechkörper des Motors. ①...
  • Seite 150 Spannungsbelastung 7.6 Sternpunktschwingung Widerstände symbolisiert. Sie ist durch die natürlichen Verlustmechanismen des Eisens und des Dielektrikums gegeben. Häufig ist die natürliche Dämpfung nicht stark genug, um Spannungsüberholungen vollständig zu vermeiden. Im Grenzwert sehr geringer Dämpfung wird ein rechteckiger Spannungssprung um den Faktor 2 überhöht und bleibt für viele Perioden am Sternpunkt als Schwingung stehen.
  • Seite 151 Motorhersteller die Isolation so zu bemessen, dass sie der bekannt gegebenen Maximalspannung gewachsen ist. Falls der Motor im Inneren die von außen angelegte Spannung vervielfältigt, liegt dies weder in der Zuständigkeit von Siemens, noch in der Zuständigkeit des Anwenders.

  • Seite 152: Applikative Gegenmaßnahme: Sternpunktabschluss

    Spannungsbelastung 7.6 Sternpunktschwingung Thematik der Sternpunktschwingung für den Motorhersteller lösbar ist. Weil die applikative Lösung aber Kosten und Aufwand verursacht stellt sich die Rangfolge der Präferenz so dar: • Erste Präferenz: Motor-Kettenleiter ist natürlicherweise gut gedämpft und bildet die Sternpunktresonanz nur in sehr moderatem Umfang aus.
  • Seite 153 Spannungsbelastung 7.6 Sternpunktschwingung Beispiel Es wurde eine Motorkapazität von 7,5 nF ermittelt. Dazu wurde die installierte Leitung abgeklemmt und eine kurze, ungeschirmte Leitung an die Motorklemmen angeschlossen. Die drei Phasen der Leitung wurden während der Messung zusammengelegt, siehe folgendes Bild. Die Frequenz der Sternpunktresonanz wurde mit dem Cursor zu 55 kHz ermittelt.
  • Seite 154 Spannungsbelastung 7.6 Sternpunktschwingung Bild 7-14 LC-Kreis zur frequenzselektiven Ankopplung des Abschlusswiderstandes Falls aus Kostengründen die Induktivität des Serienschwingkreises eingespart werden soll, ist auch ein Kondensator geeignet um einen Großteil der unerwünschten Verlustleistung abzublocken: Bild 7-15 Kondensator zur frequenzselektiven Ankopplung des Abschlusswiderstandes Der Kondensator soll vorzugsweise so gewählt werden, dass seine Impendanz an der Sternpunktresonanzfrequenz kleiner als ein 1/5 des Wellenwiderstandes ist.

  • Seite 155: Applikative Gegenmaßnahme: Dämpfungstransformator

    Spannungsbelastung 7.6 Sternpunktschwingung Hinweis Isolationsfestigkeit Ein Sternpunktnetzwerk stellt prinzipiell einen Strompafd zur Erde dar. Es muss mindestens dieselbe Isolationsfestigkeit aufweisen, wie die Motorhauptisolation. Der Erdleiter, der vom Sternpunkt kommt, darf während des Betriebs nicht von der Erdklemme gelöst werden. 7.6.2 Applikative Gegenmaßnahme: Dämpfungstransformator Die technisch sauberste Lösung zur Dämpfung der motorinternen Sternpunktresonanz ist ein vorgeschalteter Dämpfungstransformator.
  • Seite 156 Spannungsbelastung 7.6 Sternpunktschwingung Widerstand so einfügen, dass er ausschließlich den Umladestrom der inneren Kapazitäten hemmt, im Pfad des betrieblichen Stromflusses aber unsichtbar ist. Bild 7-17 Einfügen des Dämpfungstransformators mittels Common Mode Transformator Erläuterung zum Bild: • Der Dämpfungstransformator ist zum leichteren Verständnis mit Windungszahl 1 dargestellt.

  • Seite 157: Diagnose Eines Isolationsversagens In Sternpunktnähe

    Das Bild bezieht sich auf "Bild 7-12 (4) Messergebnis einer Sternpunktschwingung (Seite 148)" mittels Dämpfungstransformator. Hinweis Auslegung Siemens kann auf Anfrage diese Dämpfungsmaßnahme im Rahmen einer Engineering- Dienstleistung auslegen. 7.6.3 Diagnose eines Isolationsversagens in Sternpunktnähe Um eine möglichst zielgenaue Gegenmaßnahme nach Erdschluss-Isolationsversagen ergreifen zu können, ist die Kenntnis der Position des Erdschlusses entlang des Kettenleiters von...
  • Seite 158 Spannungsbelastung 7.6 Sternpunktschwingung Im Falle eines Erdschlusses ist dringend zu empfehlen, die hier beschrieben Messung durchzuführen, bevor der Motor zur weiteren Analyse aufgeschnitten wird, oder gar der Verschrottung zugeführt wird. Ist der Motor erst aufgeschnitten, ist die hier beschriebene Analyse nicht mehr durchführbar. Beachten Sie Folgendes: Die Lokalisierung erfolgt über die Messung des Widerstandes von den Klemmen zum Erdschluss.
  • Seite 159 Spannungsbelastung 7.6 Sternpunktschwingung Erdschluss in einer anderen Phase, sind die Phasenbezeichner für die Durchführung der Analyse entsprechend umzubenennen: 1. Messung des Widerstandes jeder Phase zur Erde (z. B. Erdleiter der Motorleitung) → Die Phase mit dem niedrigsten Widerstand hat den Erdschluss. Beispiel: = 0,31 Ohm;...
  • Seite 160 Spannungsbelastung 7.6 Sternpunktschwingung 3. Ermitteln der Erdschlussposition entlang des Spulendrahtes: Der Widerstand einer Phase zum Sternpunkt beträgt rechnerisch exakt den halben Wert des Klemme-Klemme-Widerstandes. = ½ · R In diesem Beispiel R = 0,21 Ω. Nach dem obigen Ergebnis liegt der Erdschluss 0,19 Ohm von der Klemme V entfernt (Wert "X").
  • Seite 161 Spannungsbelastung 7.6 Sternpunktschwingung 4. Messung des Widerstandes der "Erdschlussphase" zu verbleibenden Phase Beispiel: Die "verbleibende Phase" sei Phase W = 0,44 Ω Ergebnis: Zahlenwerte eingesetzt: 5. Ermitteln der Erdschlussposition entlang des Spulendrahtes: Weil die defekte Phase (das ist die mit dem Erdschluss) die Bezugsphase ist und der Rechenweg über eine der anderen beiden Phasen bereits ein gültiges Rechenergebnis liefert, liegen für die gesuchten Größen jeweils zwei Zahlenwertergebnisse vor.
  • Seite 162 Form nicht. Sie ist dann gegen einen Rechenweg zu ersetzen, der die Parallelschaltung berücksichtigt. Aber auch hier wird empfohlen, die Widerstände zum Erdschluss (nach unten stehender Anleitung) exakt zu bestimmen und mit Siemens Rücksprache zu halten. Parallele Wicklungssysteme werden meistens nur bei Motoren sehr großer Leistung verwendet, sodass das oben beschriebene Verfahren auf die breite Mehrzahl der Motoren anwendbar ist.

  • Seite 163: Emv-Aspekte

    Spannungsbelastung 7.7 EMV-Aspekte Bild 7-21 Vierleiter-Messung zur Bestimmung des Phase-Erde-Widerstandes 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 164 Spannungsbelastung 7.7 EMV-Aspekte • Falls ein Klemmkasten vorhanden ist, muss dieser aus elektrisch leitfähigem Material bestehen. Auch der Deckel muss großflächig elektrisch leitfähig am Klemmkasten aufliegen. Zwischen Deckel und Klemmkastenkörper müssen sich metallisch blanke Berührlinien ergeben. Die Dichtung darf die metallisch blanken Berührlinien nicht distanzieren. •...

  • Seite 165: Winkel-)Lagegeber

    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 EinzelsignaleS gebildet.

  • Seite 166: 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) Anforderungen an Fremdmotoren...

  • Seite 167: 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 168 (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 169: 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 170: 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 171: 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 diese Last zu treiben. Einen niederohmigen Abschluss gegenüber der Signalmasse gibt es im Sensor Module nicht. •...
  • Seite 172 (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 173: Spannungs-Rippel Der Geberversorgung

    (Winkel-)Lagegeber 8.2 Geberversorgung 8.2.2 Spannungs-Rippel der Geberversorgung Der Versorgungsspannung, die das Sensor Module 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 174: 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 175 (Winkel-)Lagegeber 8.3 EMV-Aspekte Gehäuse des Gebersteckers aufgelegt sein. Auch für diesen Schirmanschluss gilt: Möglichst großflächig, so dass der Schirm als Verlängerung des metallischen Gebersteckergehäuses aufgefasst werden kann. Zusätzlich zur Gesamtschirmung des Kabelsatzes sollten die elektrischen Einzelsignale der Spuren A, B, und R paarweise verdrillt und die Paare jeweils für sich geschirmt verlegt sein. Der Schirm, der ein Einzelsignalpaar umschließt, wird Innenschirm genannt.

  • Seite 176: Endat-Absolutwertgeber

    (Winkel-)Lagegeber 8.6 Resolver • Der Anschluss vom Gesamtschirm ist am Geber flächig gegen eine metallische Fläche aufzulegen. • Der Außen- bzw. Gesamtschirm sollte aus einen Drahtgeflecht bestehen. Verbreitete Prüfmethode: Störfestigkeit gegen Entladung statischer Elektrizität (ESD, EN61000-4-2): • Direkte Entladung, Kontaktentladung auf blanke oder mit Nicht-Isolierstoff (z. B. Lack) beschichtete metallische Oberflächen von Komponenten-Gehäusen mit 9 kV.

  • Seite 177: Ssi-Geber

    (Winkel-)Lagegeber 8.7 SSI-Geber SSI-Geber Eine Zusammenstellung der Anforderungen an die Gebersignale finden Sie im Gerätehandbuch "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 178 (Winkel-)Lagegeber 8.7 SSI-Geber Anforderungen an Fremdmotoren Systemhandbuch, 01/2021, 6SL3097-5BE00-0AP3...

  • Seite 179: Dc-Link Smoothing Filter

    Fremdmotoren zum Einsatz. Das Filter besteht aus den Komponenten • SF Choke Module • SF Capacitor Module Die Dokumentation des Filters ist in dieses Handbuch integriert. Im SINAMICS S120 Gerätehandbuch "Leistungsteile Booksize" ist die Beschreibung nicht enthalten. Wegen der Kontextbezogenheit zu Fremdmotoren wird keine separate Dokumentation des DC-Link Smoothing Filters herausgegeben.
  • Seite 180 Die am Zwischenkreis gewonnene Reduzierung der Spannungsbelastung überträgt sich auf alle Antriebe des Zwischenkreissystems. Siemens System Motoren sind für den Standard ALM Hochsetzbetrieb ohne Zusatzmaßnahmen ausgelegt. Dies zeigt die linke Hälfte des obigen Diagramms. Das DC-Link Smoothing Filter ist für Anwender, die Fremdmotoren betreiben, eine Option das Risiko des Isolationsversagens zu verringern.

  • Seite 181: Anwendung Des Dc Link Smoothing Filters

    DC-Link Smoothing Filter 9.2 Anwendung des DC Link Smoothing Filters Anwendung des DC Link Smoothing Filters 9.2.1 Kombination mit weiteren spannungsreduzierenden Maßnahmen Das DC-Link Smoothing Filter ist mit den motorbezogen Maßnahmen zur Reduzierung der Spannungsbelastung kombinierbar. Die Maßnahmen finden Sie im Kapitel: "EMV-Aspekte (Seite 161)".

  • Seite 182: Nachrüstung

    DC-Link Smoothing Filter 9.2 Anwendung des DC Link Smoothing Filters Am Zwischenkreissystem ergibt sich eine erhebliche Verbesserung, vergleichen Sie hierzu die obige Abbildung. Diese Verbesserung wird auf den Sternpunkt durchgereicht. Der detaillierte Blick zeigt, dass die Schwingneigung des Sternpunkts unverändert bleibt, weil sie eine Motoreigenschaft ist.

  • Seite 183: Stabilität Und Regelgüte Der Zwischenkreisspannung

    DC-Link Smoothing Filter 9.3 Komponenten Stabilität und Regelgüte der Zwischenkreisspannung Obwohl das DC-Link Smoothing Filter erheblich auf die Spannung des Zwischenkreises gegenüber PE (Leiter-Erde) eingreift, wird die Stabilität der Zwischenkreisspannung (Leiter- Leiter) nicht beeinflusst. Bei Verwendung des DC-Link Smoothing Filters steht die Zwischenkreisspannung (meistens 600 VDC) in gleicher Höhe, Leistung und Stabilität zur Verfügung wie ohne das Filter.

  • Seite 184: Sf Choke Module 55 Kw

    DC-Link Smoothing Filter 9.3 Komponenten 9.3.1 SF Choke Module 55 kW 9.3.1.1 Schnittstellenbeschreibung Schnittstellenübersicht Bild 9-4 SF Choke Module Schnittstellenübersicht (55 kW) Anforderungen an Fremdmotoren Systemhandbuch, 01/2021, 6SL3097-5BE00-0AP3...

  • Seite 185: X121 Temperatursensor Und Lüftersteuerung

    DC-Link Smoothing Filter 9.3 Komponenten Netz-/Lastanschluss Tabelle 9-1 Netz- und Lastanschluss SF Choke Module 55 kW 6SL3100-0DC25-5AA0 Leistung 55 kW Netzanschluss L1, L2, L3 Schraubklemme 50 mm² Lastanschluss U2, V2, W2 Aderendhülse 6 Nm Werkzeug Schlitzschraubendreher 1,2 x 6,5 Hinweis Einhaltung des Berührschutzes bei SF Choke Module 55 kW Der Berührschutz IPXXB nach IEC 60529 der Anschlussklemmen des SF Choke Module 55 kW ist nur gegeben, wenn Leitungen mit mindestens 25 mm²...
  • Seite 186 DC-Link Smoothing Filter 9.3 Komponenten Hinweis Wenn die Klemme X121.4 nicht (oder mit Low-Pegel) beschaltet ist, läuft der Lüfter im Dauerbetrieb. X124 Elektronikversorgung Tabelle 9-4 X124 Elektronikstromversorgung Klemme Funktion Technische Angaben Elektronikstromversorgung (24 V) Spannung: DC 24 V (20,4 … 28,8 V) Stromaufnahme: max.

  • Seite 187: Maßbild

    DC-Link Smoothing Filter 9.3 Komponenten 9.3.1.2 Maßbild Bild 9-5 Maßbild SF Choke Module 55 kW, alle Angaben in mm und (inch) Befestigung Schrauben M6 keine Sechskantschrauben Anzugsdrehmoment 6 Nm (53.1 lbf in) 9.3.1.3 Technische Daten Tabelle 9-6 Technische Daten des SF Choke Module SF Choke Module 6SL3100-0DC25-5AA0 Nenn...

  • Seite 188: Derating

    DC-Link Smoothing Filter 9.3 Komponenten SF Choke Module 6SL3100-0DC25-5AA0 Netzspannung 3 AC 380 V … 480 V ±10 % (-15 % < 1 min) Netzfrequenz 47 … 63 Kühlluftbedarf Verlustleistung Gewicht Die angegebenen Leistungen gelten für den Netzspannungsbereich von 380 VAC bis 480 VAC bei gleichzeitiger Zwischenkreisspannung bis 650 VDC.

  • Seite 189: Vermeidung Des Leistungs-Hochsetzgrad-Deratings

    DC-Link Smoothing Filter 9.3 Komponenten Vermeidung des Leistungs-Hochsetzgrad-Deratings Um das Derating der effektiven Leistung zu vermeiden, kann der Zwischenkreis mit einer höheren Netzspannung betrieben werden, z. B. durch einen Vorschalttransformator. Die mindestens notwendige Netzspannung zur Vermeidung des Leistungs-Deratings ist in nachfolgendem Diagramm dargestellt.

  • Seite 190: Sf Choke Module 120 Kw

    DC-Link Smoothing Filter 9.3 Komponenten 9.3.2 SF Choke Module 120 kW 9.3.2.1 Schnittstellenbeschreibung Schnittstellenübersicht Bild 9-8 SF Choke Module Schnittstellenübersicht (120 kW) Anforderungen an Fremdmotoren Systemhandbuch, 01/2021, 6SL3097-5BE00-0AP3...

  • Seite 191: X21 Temperatursensor Und Lüftersteuerung

    DC-Link Smoothing Filter 9.3 Komponenten Netz-/Lastanschluss Tabelle 9-7 Netz- und Lastanschluss SF Choke Module Artikelnummer 6SL3100-0DC31-2AA0 Leistung [kW] ALM-seitiger DC-Anschluss DCP-IN, DCN-IN Anschluss über Zwischenkreisschiene mittels Zwischenkreisbügel (Frontverschienung) DCP-OUT, DCN-OUT Werkzeug Innensechskant 8 Alternativer Anschluss: Schraubklemme 35 ... 95 mm² Aderendhülse 15 ...

  • Seite 192: Elektronikversorgung

    DC-Link Smoothing Filter 9.3 Komponenten Tabelle 9-9 Anschließbare Leitungsquerschnitte und Anzugsdrehmomente für die Schraubklemme Anschließbare Leitungsquerschnit‐ Starr, flexibel 0,08 … 1,5 mm mit Aderendhülse ohne Kunststoffhülse 0,25 … 1,5 mm mit Aderendhülse mit Kunststoffhülse 0,25 … 0,5 mm AWG / kcmil 28 ...

  • Seite 193: Maßbild

    DC-Link Smoothing Filter 9.3 Komponenten 9.3.2.2 Maßbild Bild 9-9 Maßbild SF Choke Module 120 kW, alle Angaben in mm und (inch) Befestigung Schrauben M6 keine Sechskantschrauben Anzugsdrehmoment 6 Nm (53.1 lbf in) 9.3.2.3 Technische Daten Tabelle 9-10 Technische Daten des SF Choke Module 120 kW Artikelnummer 6SL3100-0DC31-2AA0 Nenn...

  • Seite 194: Derating

    DC-Link Smoothing Filter 9.3 Komponenten Artikelnummer 6SL3100-0DC31-2AA0 Strombedarf der 24-V-Elektronik-Stromversorgung Netzspannung 3 AC 380 V … 480 V ±10 % (-15 % < 1 min) Netzfrequenz 47 … 63 Kühlluftbedarf Verlustleistung Gewicht Die angegebenen Leistungen gelten für den Netzspannungsbereich von 380 VAC bis 480 VAC bei gleichzeitiger Zwischenkreisspannung bis 650 VDC.

  • Seite 195: Sf Capacitor Module, Booksize

    DC-Link Smoothing Filter 9.3 Komponenten Vermeidung des Leistungs-Hochsetzgrad-Deratings Die mindestens notwendige Netzspannung zur Vermeidung des Leistungs-Deratings ist in nachfolgendem Diagramm dargestellt. Bild 9-11 Maximale DC-Spanung (SF Module 120 kW) Beispiel: bei einer Netzspannung von 370 V kann eine Zwischenkreisspannung von 714 VDC ohne Leistungs-Derating entnommen werden.
  • Seite 196 DC-Link Smoothing Filter 9.3 Komponenten Erdung des SF Capacitor Module Der Stromkreis des DC-Link Smoothing Filters schließt sich über den Erdanschluss des Netzfilters. Führen Sie die Erdleitung des SF Capacitor Module so, dass dessen Ableitstrom möglichst direkt zum Erdanschluss des Netzfilters geführt wird, siehe Abbildung unten. Der Leiterquerschnitt der Erdleitung muss mindestens 2,5 mm betragen.

  • Seite 197: Schnittstellenbeschreibung

    DC-Link Smoothing Filter 9.3 Komponenten 9.3.3.2 Schnittstellenbeschreibung Übersicht Bild 9-13 Schnittstellenübersicht SF Capacitor Module Anforderungen an Fremdmotoren Systemhandbuch, 01/2021, 6SL3097-5BE00-0AP3...

  • Seite 198: Schutzleiteranschluss

    DC-Link Smoothing Filter 9.3 Komponenten Schutzleiteranschluss Tabelle 9-11 Schutzleiteranschluss Klemme Technische Angaben Schutzleiter-An‐ Schraube M5 / 3 Nm am Gehäuse schluss Anforderungen an Fremdmotoren Systemhandbuch, 01/2021, 6SL3097-5BE00-0AP3...

  • Seite 199: Maßbild

    DC-Link Smoothing Filter 9.3 Komponenten 9.3.3.3 Maßbild 6,5 (0.26) M6 / 6 Nm (4.42 lbft) 224 (8.82) (1.97) 270 (10.63) Bild 9-14 Maßbild SF Capacitor Module Booksize, alle Angaben in mm und (inch) 9.3.3.4 Technische Daten Tabelle 9-12 Technische Daten des SF Capacitor Module Booksize SF Capacitor Module 6SL3100-1DC01-0AA0 Anschlussquerschnitt...

  • Seite 200: Sf Capacitor Module, Top-Hat Rail

    DC-Link Smoothing Filter 9.3 Komponenten 9.3.4 SF Capacitor Module, Top-Hat Rail 9.3.4.1 Beschreibung Das SF Capacitor Module, Top-Hat Rail wird in der Regel bei Nachrüstungen eingesetzt. Es wird auf eine Hutschiene montiert. ① DCP (Direct Current Positive) ② DCN (Direct Current Negative) ③...

  • Seite 201: Maßbild

    DC-Link Smoothing Filter 9.4 Einsatz- und Belastungsspektrum Schutzerde und Funktionserde Das SF Capacitor Module, Top-Hat Rail besitzt ein Kunststoffgehäuse. Deshalb entfällt ein Anschluss der Schutzerde. Bringen Sie den Erdleiter der Funktionserde vorzugsweise in der Nähe des Netzfilter-Erdleiters an der Montageplatte an. Vergleichen Sie hierzu die Abbildung "Erdungsempfehlung für das SF Capacitor Module am Beispiel der SINAMICS Booksize Variante".

  • Seite 202: Bestimmungsgemäßer Gebrauch

    Das DC-Link Smoothing Filter wird zusätzlich zur vorhandenen Netzanschaltung in den Zwischenkreis eingefügt. • Es ist vorgesehen für SINAMICS S120 Zwischenkreissysteme der Ausprägung Booksize, mit aktiver Einspeisung (ALM). • Es ist angepasst an die fest vorgegebene ALM-PWM von 8 kHz.

  • Seite 203: Wirkprinzip

    DC-Link Smoothing Filter 9.7 Wirkprinzip • Zulässige Einbaulagen: – Hängend (Lüftungsfreiraum oben/unten ≥80 mm) 55 kW Module: Netzanschluss unten 120 kW Module: Netzanschluss über Zwischenkreisverschienung – Liegend mit Rückwand unten (Lüftungsfreiraum ≥80 mm zu den Lüftungsgittern) 120 kW Module: Netzanschluss über Klemmen im Bodenblech •...

  • Seite 204: Topologie Des Leistungsanschlusses

    DC-Link Smoothing Filter 9.8 Topologie des Leistungsanschlusses Diese Arbeitsteilung bewirkt, dass beide Modules nur zusammen betrieben werden dürfen. • SF Choke Module ohne SF Capacitor Module Das Zwischenkreissystem verliert den Halt gegenüber dem Erdpotential. Die Rückwirkung der Umrichter verursacht ein unabsehbares Driften und Pulsieren. •...
  • Seite 205 DC-Link Smoothing Filter 9.8 Topologie des Leistungsanschlusses Bild 9-18 Schaltung des SF Choke Module unmittelbar vor das ALM In der obigen Darstellung sind die Leistungsanschlüsse des ALM direkt mit den Leistungsanschlüssen des SF Choke Module verbunden. ACHTUNG Geräteschaden bei falscher Einbindung des SF Choke Module Wenn Sie das SF Choke Module an einer anderen Stelle als zwischen Netzfilter und ALM einbinden, kann dies zur Beschädigung von Zwischenkreiskomponenten führen.
  • Seite 206 DC-Link Smoothing Filter 9.8 Topologie des Leistungsanschlusses Bild 9-19 Unzulässige Verbindung des Netzfilters mit dem ALM ohne Zwischenschaltung des SF Choke Module Die dargestellte Anschlusstopologie ist nicht zulässig, weil das Netzfilter in das AIM integriert ist. Die Anschlüsse des SF Choke Module sind als Line L1, L2, L3 (Netzanschluss) und als Load U2, V2, W2 (Lastanschluss) bezeichnet.

  • Seite 207: Topologie Dc-Seitig 120 Kw

    DC-Link Smoothing Filter 9.8 Topologie des Leistungsanschlusses 9.8.2 Topologie DC-seitig 120 kW Schalten Sie das SF Choke Module des DC-Link Smoothing Filters zwischen ALM und der ersten Zwischenkreiskomponente (typischerweise Motor Module). • Schalten Sie im Zwischenkreis mit dem ALM das SF Choke Module unmittelbar hinter das ALM, vergleichen Sie hierzu Abbildung "Schaltung des SF Choke Module unmittelbar hinter das ALM".

  • Seite 208: Temperaturfühler Und Lüftersteuerung Des Sf Choke Module

    DC-Link Smoothing Filter 9.9 Temperaturfühler und Lüftersteuerung des SF Choke Module Bild 9-21 UnzulässigeAnschlusstopologie für das SF Choke Module 120 kW Die dargestellte Anschlusstopologie ist nicht zulässig, weil das SF Capacitor Module vom ALM aus gesehen vor dem SF Choke Module sitzt. Wenn der Zwischenkreis, wie auch erlaubt, nach links vom ALM abgeht, so muss auch die Anbaureihe der SF Modules getauscht werden.

  • Seite 209: Lüftersteuerung

    In allen anderen Fällen aktivieren Sie den Lüfter folgendermaßen dauerhaft: • Verbinden Sie Pin 4 von Klemme X121 fest mit Pin 3. X124 Elektronikstromversorgung Informationen hierzu finden Sie im Gerätehandbuch SINAMICS S120 "Leistungsteile Booksize", Kapitel "Active Interface Module; X124 Elektronikstromversorgung". Hinweis Der Lüfter wird über den 24 V Anschluss der Klemme X124 versorgt.
  • Seite 210 DC-Link Smoothing Filter 9.9 Temperaturfühler und Lüftersteuerung des SF Choke Module Anforderungen an Fremdmotoren Systemhandbuch, 01/2021, 6SL3097-5BE00-0AP3...

  • Seite 211: Anhang

    Anhang EMK-Durchgriff Der EMK-Durchgriff wird im Folgenden am Beispiel eines Synchronmotors erklärt. Um den Effekt eindeutig zu veranschaulichen, werden die folgenden idealisierten Bedingungen unterstellt: • Der Zwischenkreis ist mittels DC-Link Smoothing Filter gegenüber Erde symmetrisch und starr angebunden. • Die Leitungsreflexion ist durch die Vorschaltinduktivität unterdrückt. Wellenleitereffekte werden nicht berücksichtigt.
  • Seite 212 Anhang A.1 EMK-Durchgriff Bild A-1 Sternpunktspannung = Mittelwert der drei Phasenspannungen Es lässt sich zeigen, dass, bei Abwesenheit von Common Mode Spannungen, im Drehstromsystem die Sternpunktspannung identisch zum Mittelwert der drei Phasenspannungen ist. Die beiden Spannungsverlaufsdiagramme im obigen Bild verdeutlichen das.
  • Seite 213 Anhang A.1 EMK-Durchgriff Im nachfolgenden Bild wurden die Zahlenwerte aus dem Kapitel "Leiter-Erde-Spannung (Seite 138)" übernommen. Bild A-2 Sternpunktspannung = Mittelwert der drei Phasenspannungen / Betrachtet wird der Strang U Erklärung zum Bild: • Der PWM-Schaltzustand, zu dem alle drei Brücken auf demselben Potenzial, auf U_DCP liegen, tritt einmal in jedem PWM-Takt auf.
  • Seite 214 Anhang A.1 EMK-Durchgriff Bild A-3 Motor-Klemmenspannung und Umrichter-Klemmenspannung der Phase U auf Maximaldrehzahl (20000 Upm) (Klemme gegen PE; PWM-Frequenz = 4 kHz) Ohne Vorschaltinduktivität wäre (im Rahmen dieser Herleitung) die Spannung an der Umrichterklemme identisch mit der Spannung an der Motorklemme. Das heißt, an der Motorklemme würde der in obigem Diagramm schwarz dargestellte Spannungsverlauf eintreffen.

  • Seite 215: Liste Der Abkürzungen

    /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 /SINAMICS S120 Gerätehandbuch, "Control Units und ergänzende Systemkomponenten" /SINAMICS S120 Gerätehandbuch, "Leistungsteile Booksize“ /SINAMICS S120 Funktionshandbuch, "Antriebsfunktionen"...
  • Seite 216 Anhang A.2 Liste der Abkürzungen Anforderungen an Fremdmotoren Systemhandbuch, 01/2021, 6SL3097-5BE00-0AP3...

  • Seite 218: Weitere Informationen

    Weitere Informationen Siemens: www.siemens.com Industry Online Support (Service und Support): www.siemens.com/online-support IndustryMall: www.siemens.com/industrymall Siemens AG Digital Industries Motion Control Postfach 3180 91050 Erlangen Deutschland Scan the QR-Code for product information...

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