Tài liệu PLC
Mod. S04P01M05 Rev. 03 Oryginalny plik: Wydany: 03/09/00 Strona 1 z 19 Plik:Układy hamowania UFS nt348E03 Opracował: P.SALA Zatwierdził: F.MOLINELLI Tłumaczenie: T.Szczepanik MPL Technology Sp. z o.o. SCS Static Control Systems Electronics & Automation UFS 15-22-40-110 Układy hamowania S.C.S. Static Control Systems Strona 3 z 19 SPIS TREŚCI 1 ZASADY BEZPIECZEŃSTWA 4 1.1 Wymogi kompatybilności elektromagnetycznej 5 2 SPOSÓB DZIAŁANIA 6 2.1 Sygnalizacja LED 7 2.2 Załączanie i wyłączanie zasilania 7 3 STANDARDOWA TABELA APLIKACYJNA 8 3.1 Standardowe oporniki hamujące 8 4 WYMIARY GABARYTOWE I ZACISKI PODŁĄCZENIOWE 9 4.1 Wymiary gabarytowe i masa 9 4.2 Zaciski podłączeniowe 9 4.3 Montaż 10 5PODŁĄCZANIE 11 5.1 Sposób podłączania UFSxx/UFSxxJ 11 6 DANE TECHNICZNE I PARAMETRY 12 6.1 Ogólne dane techniczne 12 6.2 Dane wersji UFSxx 12 6.3 Moc rozpraszana przez układy UFSxx 12 6.4 Odłączenie przekaźnika termicznego i praca w trybie ciągłym. 12 7 DOBÓR TERMICZNY SZAFY LUB OBUDOWY. 14 8 ODMIANY I KONFIGURACJA 15 8.1 Dane techniczne wersji UFSxxJ 15 8.2 Moc rozpraszana przez układy w wersji UFSxxJ 15 8.3 Standardowa tabela aplikacyjna dla wersji UFSxxJ 15 8.4 Standardowe oporniki hamujące dla UFSxxJ 16 8.5 Konfiguracja przy pomocy przełącznika DIP. 17 9PODŁĄCZENIE KILKU UKŁADÓW HAMUJĄCYCH DO JEDNEJ PRZETWORNICY CZĘSTOTLIWOŚCI 18 S.C.S. Static Control Systems Strona 4 z 19 1 ZASADY BEZPIECZEŃSTWA WSTĘP Omawiany wyrób został zaprojektowany zgodnie z właściwymi dyrektywami EC, tj.: • Dyrektywą Niskonapięciową 73/23 - 93/68 • Dyrektywą Maszynową 89/392 - 91/368 - 93/44 Wyrób ten jest złożonym podzespołem, przeznaczonym do wbudowania w docelowym urządzeniu, co może być wykonane wyłącznie przez wykwalifikowany personel. Wyrób jest przeznaczony do użytkowania wyłącznie w środowisku przemysłowym. Wyrób przeznaczony jest wyłącznie do współpracy z odpowiednią przetwornicą częstotliwości. Wyrób może być źródłem zakłóceń radioelektrycznych. Wyrób może być instalowany i obsługiwany wyłącznie przez wykwalifikowany personel, zapoznany z zasadami jego pracy i konkretną aplikacją. Sposób użytkowania musi być zgodny z: • Normami zakładowymi, (jeśli są ustanowione) • Normą EN 60204-1 • Odpowiednimi wymogami prawa • Treścią niniejszego podręcznika Z punktu widzenia wymogów bezpieczeństwa należy przede wszystkim zwrócić uwagę na: • ZAPEWNIENIE SEPARACJI OD SIECI ZASILAJĄCEJ • ZAPEWNIENIE ELEKTRYCZNYCH I INNYCH ZABEZPIECZEŃ PRZED ZAGROŻENIAMI DLA OBSŁUGI I OTOCZENIA W PRZYPADKU USZKODZENIA WYROBU. SCS odrzuca jakąkolwiek odpowiedzialność za bezpośrednie lub pośrednie szkody, spowodowane niewłaściwym użytkowaniem wyrobu. NIEBEZPIECZEŃSTWO PORAŻENIA ELEKTRYCZNEGO UWAGA: Treść poniższego podręcznika uważa się za poprawną w chwili jego druku. Tym niemniej producent zastrzega sobie prawo zmian w jego treści bez powiadamiania. S.C.S. Static Control Systems Strona 5 z 19 1.1 Wymogi kompatybilności elektromagnetycznej Pomimo, że SCS uważa wyrób za złożony podzespół, został on zaprojektowany tak, by odpowiadał wymogom norm kompatybilności elektromagnetycznej CE EN 50081-2 (emisja) i EN 50082-2 (odporność). Wyrób został przetestowany przez niezależne laboratorium z pozytywnym wynikiem. Na tej podstawie wyrób jest znakowany symbolem CE w odniesieniu zarówno do dyrektywy niskonapięciowej CE 73/23 93/68, jak i dyrektywy kompatybilności elektromagnetycznej CE 89/336. Wyrób jest zewnętrzną opcją przetwornicy częstotliwości i pracuje w ścisłej zależności z połączoną z nim przetwornicą częstotliwości, przez którą jest zasilany i sterowany. Nie posiadając bezpośredniego połączenia z siecią zasilającą, wyrób posiada pomijalnie niski udział w emisji zakłóceń do sieci, ponieważ są one pochłaniane przez filtr układu zasilania przetwornicy (patrz podręcznik obsługi przetwornicy). Układ hamujący należy montować blisko współpracującej z nim przetwornicy, by zapewnić niską impedancję i skuteczne uziemienie dla wysokich częstotliwości (np. powierzchnia płyty montażowej). Przewody połączeniowe do rezystorów hamujących muszą być jak najkrótsze i wykonane przy użyciu pary skręconych przewodów lub przewodu ekranowanego. Opornik musi być wykonany w metalowej obudowie lub wyposażony w metalowy ekran w celu zapobieżenia emisji EMC. Dalsze szczegóły wykonawcze zawiera podręcznik SCS o symbolu NT247A. Ostateczna weryfikacja zgodności z normami kompatybilności elektromagnetycznej pod względem emisji i odporności powinna być wykonana dla docelowego urządzenia i należy do jego producenta lub użytkownika końcowego. S.C.S. Static Control Systems Strona 6 z 19 2 SPOSÓB DZIAŁANIA Układy hamowania serii UFS są przeznaczone do współpracy z przetwornicami częstotliwości Mitsubishi Electric rodziny FREQROL, jednak możliwe jest ich zastosowanie z każdą przetwornicą częstotliwości, posiadającą dostęp do obwodu pośredniego prądu stałego (DC-Bus). Celem stosowania układów hamujących jest odbiór nadmiaru energii, przekazywanej z obciążenia (zwrot energii kinetycznej w procesie hamowania), i jej rozpraszanie za pośrednictwem tranzystora hamującego (choppera) w rezystorze hamującym (balastowym). Normalnie energia ta powoduje wzrost napięcia w obwodzie DC przetwornicy, które nie może jednak przekroczyć określonej wartości dopuszczalnej. By temu zapobiec, energia wytracana jest w drodze przepływu przez rezystor dużej mocy impulsów prądu o dopuszczalnej dla niego mocy chwilowej. Zasilanie dla układu hamowania także jest pobierane z obwodu DC. Układy hamowania UFS są wyposażone w układ synchronizacji dla łączenia ich równolegle w grupy Master/Slave. Umożliwia to równoległe podłączanie do jednego obwodu DC większej ilości układów hamowania, każdy z których może być innej mocy, przy połączeniu każdego z odpowiednim dla niego rezystorem hamującym. Dla zabezpieczenia rezystora hamującego w układach hamujących UFS zamontowano przekaźnik termiczny z pomocniczymi stykami, przeznaczonymi do uruchomienia obwodów zabezpieczających. Zabezpieczenie układu hamującego zapewniane jest przez wbudowany w jego radiatorze termostat bimetaliczny, podłączony wewnątrz układu i blokujący czasowo jego działanie. Moc hamowania musi być dobrana w zależności od rzeczywistego cyklu hamowania, z uwzględnieniem przerw. Moc hamowania jest dana przez wyrażenie: ) 4 GD = (J obr/min) 9,55 = rad/s (1 2 2 2 h t J P × × = ω gdzie: P - moc w watach, ω - prędkość obrotowa w rad/s, t h czas hamowania w sekundach, J – całkowity moment bezwładności w kg*m 2 , sprowadzony do wału silnika. Oczywiście, moc ta jest pomniejszona przez opory ruchu, wspomagające proces hamowania. W swojej kolejności, straty w silniku pochłaniają około 10% mocy znamionowej. Biorąc pod uwagę przerwy, wartość średnia mocy i wartość skuteczna prądu wyniosą: HAMOWANIE HAMOWANIE P (I) t1 PRZERWA t2 S.C.S. Static Control Systems Strona 7 z 19 2 1 * t t PP SR = 2 1 * t t IIeff = Używany rezystor musi być zdolny do rozproszenia co najmniej tej mocy przy pracy ciągłej. Dane w tabeli aplikacyjnej (patrz dalej) podano dla trudnych warunków (np. 15 sekund hamowania i 150 sekund przerwy), które dla konkretnej aplikacji mogą być złagodzone. Prąd znamionowy przekaźnika termicznego powinien być dobrany do maksymalnej mocy rozpraszanej przez rezystor przy pracy ciągłej: R I 8,0Pr* = 2.1 Sygnalizacja LED Zielona dioda LED “ON” oznacza obecność zasilania układu hamującego napięciem DC. W normalnych warunkach świeci ona stale. Czerwona dioda LED “BR” zapala się, gdy prąd hamowania płynie przez rezystor hamujący. Normalnie dioda jest wygaszona, mruga gdy wykonywane jest hamowanie. 2.2 Załączanie i wyłączanie zasilania Układ jest zasilany z obwodu DC przetwornicy (zaciski oznaczone P i N lub + i -). Dla zapobieżenia impulsowemu załączaniu i wyłączaniu układu, jest on wyposażony w układ opóźniający załączenie o ok. 300 ms od chwili osiągnięcia przez napięcie w obwodzie DC wartości znamionowej. Opóźnienie nie działa w przypadku krótkotrwałego (do 400 ms) zaniku zasilania. S.C.S. Static Control Systems Strona 8 z 19 3 STANDARDOWA TABELA APLIKACYJNA W poniższej tabeli podano typowy dobór układu hamowania w zależności od mocy silnika, wartości momentu hamowania (w odniesieniu do momentu znamionowego silnika) i maksymalnego czasu hamowania. Tabelę należy traktować orientacyjnie, gdyż całkowicie pewny dobór można przeprowadzić jedynie na drodze prób na działającej maszynie lub dokładnych obliczeń w oparciu o wartość energii odbieranej z silnika podczas hamowania (patrz dokument nt358E00 „UFS15/22/40/110 Application Note”). Moc znamionowa silnika (kW) Moment hamowania 5,5 7,5 11 15 18,5 22 30 37 45 55 75 90 110 132 160 220 280 150% - 5 s UFS15 UFS22 UFS40 UFS110 2 x UFS110 3 x UFS110 100% - 10 s UFS15 / UFS22 UFS22 UFS40 UFS110 2 x UFS110 50% - 15 s UFS15 UFS22 UFS40 UFS110 2xUFS110 3.1 Standardowe oporniki hamujące Ponieważ w większości zastosowań występują cykle hamowania z czasem hamowania poniżej 2s i czasem pauzy powyżej 40s (ED% ≤ 5%), jako standardowe oporniki hamujące dla układów hamowania UFS dostarcza się oporniki RUFC o parametrach podanych poniżej w tabeli. Przy ich zastosowaniu należy zwrócić uwagę na nieprzekraczanie podanych wartości mocy rozpraszanej i parametrów cyklu obciążenia. Model Opornik hamujący SCS Połączenie Oporność całkowita Moc całkowita dla pracy ciągłej S1 Moc całkowita dla pracy cyklicznej S3 %ED 5% (Max 2s ciągle) Wymiary L/W/H jednej sztuki UFS15 RUFC15 1 szt. x 40Ω 1200W 40Ω -0%+10% 1,2 kW 14kW 310/100/75 UFS22 RUFC22 1 szt. x 24Ω 2000W 24Ω -0%+10% 2 kW 25kW 365/100/75 UFS40 RUFC40 2 szt. x 6,8Ω 2000W 13,6Ω -0%+10% 4 kW 41kW 365/100/75 UFS110 RUFC110 4 szt. x 6,8Ω 2000W 6,8Ω -0%+10% 8 kW 82kW 365/100/75 UWAGA: 1. Ponieważ układy hamujące mają obciążalność wyższą, niż standardowe oporniki hamujące, dla wybranych aplikacji może być konieczne stosowanie innych oporników, które należy dobrać indywidualnie z punktu widzenia wartości energii rozpraszanej w jednym cyklu hamowania, mocy chwilowej i średniej, prądu maksymalnego i parametrów cyklu hamowania. W żadnym przypadku NIEDOPUSZCZALNE jest przekroczenie maksymalnego prądu, wskazanego w danych technicznych. 2. NIEDOPUSZCZALNE jest stosowanie oporników o oporności niższej, niż minimalna wskazana w danych technicznych, gdyż spowoduje to uszkodzenie układu hamującego. S.C.S. Static Control Systems Strona 9 z 19 4 WYMIARY GABARYTOWE I ZACISKI PODŁĄCZENIOWE 4.1 Wymiary gabarytowe i masa UFS15 / 15J / 22 / 22J / 40 / 40J 240 250 50 W M5x15 220 H L1 Wymiary zależne od modelu Masa, kg Wymiar, mmModel WL1 H UFS15,22,40 UFS15J,22J,40J 100 / 175 2,5 UFS110 107 270 195 3,9 4.2 Zaciski podłączeniowe • UFS15,UFS22,USS40,UFS15J,UFS22J,UFS40J Zaciski 2,5mm 2 3 = Zacisk wspólny przekaźnika termicznego 4 = NO Normalnie otwarty styk termiczny 5 = NC Normalnie zwarty styk termiczny S.C.S. Static Control Systems Strona 10 z 19 Zaciski 6 mm 2 P/P1 = Zacisk + (plus) obwodu DC F = Zacisk opornika hamującego N = Zacisk – (minus) obwodu DC G/Y = Uziemienie ochronne (PE) Zaciski wewnętrzne, dostępne po zdjęciu przezroczystej pokrywy: Zacisk M1 na płycie drukowanej M1-1 = Podłączenie wewnętrznego termostatu M1-2 = Podłączenie wewnętrznego termostatu Zacisk M4 na płycie drukowanej – wejście synchronizacji M4-1 = INA M4-2 = INB Zacisk M5 na płycie drukowanej – wyjście synchronizacji M5-1 = OUTA M5-2 = OUTB • UFS110 Zaciski podłączeniowe 16mm 2 P/P1 = Zacisk + (plus) obwodu DC F = Zacisk opornika hamującego N = Zacisk – (minus) obwodu DC G/Y = Uziemienie ochronne (PE) Zaciski wewnętrzne, dostępne po zdjęciu przezroczystej pokrywy: Zacisk M1 na płycie drukowanej M1-1 = Podłączenie wewnętrznego termostatu M1-2 = Podłączenie wewnętrznego termostatu Zacisk M4 na płycie drukowanej – wejście synchronizacji M4-1 = INA M4-2 = INB Zacisk M5 na płycie drukowanej – wyjście synchronizacji M5-1 = OUTA M5-2 = OUTB Zaciski wewnętrznego przekaźnika termicznego są dostępne po zdjęciu przezroczystej pokrywy 97-98 = Styk normalnie otwarty NO wewnętrznego przekaźnika termicznego 95-96 = Styk normalnie zwarty NC wewnętrznego przekaźnika termicznego 4.3 Montaż • Układ jest przewidziany do pracy z naturalną wentylacją. Podczas montażu należy zapewnić wystarczająca przestrzeń dla cyrkulacji powietrza. Konieczne jest zachowanie odstępu 150mm w poziomie i 400mm w pionie. • W przypadku montażu w pobliżu innych urządzeń wydzielających ciepło, należy upewnić się, że temperatura otoczenia nie przekracza maksymalnej wartości podanej w danych technicznych. [...]... nt358E00 UFS15/ 22/ 40/ 110 Application Note”) Strona 15 z 19 S.C.S Static Control Systems Moc znamionowa silnika (kW) Moment hamujący 5,5 150% - 5 s 100% - 10 s 50% - 15 s 8.4 Model 7,5 UFS15J 11 15 18,5 UFS22J UFS15J / UFS15J 30 UFS40J UFS22J UFS22J 22 UFS 22J UFS40J UFS40J 37 45 55 2xUFS40J 2xUFS40J 1UFS40J+ 1UFS15J Standardowe oporniki hamujące dla UFSxxJ Opornik hamujący SCS UFS15J RUFC15J UFS22J RUFC22J... hamującego o oporności nie wyższej, niż podana w poniższej tabeli: Strona 12 z 19 S.C.S Static Control Systems Model UFS15 UFS22 UFS40 UFS110 UFS15J UFS22J UFS40J Oporność przy pracy ciągłej 50Ω - 14kW 33Ω - 20kW 25Ω - 33kW 17Ω - 42kW 25Ω - 7kW 17Ω - 10kW 13Ω - 15kW IC (A) 15 22 30 44 15 22 30 UWAGA: 1 Podane wartości minimalne oporności są odpowiednie w przypadku fabrycznego ustawienia progu hamowania... napięcie 800VDC Model Napięcie progowe hamowania Prąd szczytowy IP (A) (max 10s) Max moc chwilowa Pmax (kW) Standardowa wartość Ith (A) %ED max RF(Ω) min UFS15 745 18 14 4÷6 10% >40 UFS22 745 34 25 7÷11 10% >24 UFS40 745 55 41 12÷18 10% >13,5 UFS110 745 140 105 23÷32 10% >5,5 Stosowany opornik hamujący musi posiadać bardzo wysoką przeciążalność chwilową (20:1) UWAGA: 1 Podane wartości minimalne oporności... standardowo na 375V; wersja ta jest odpowiednia dla przetwornic, zasilanych z sieci o napięciu 210÷230V ±10% • Napięcie zasilania 234VDC÷357VDC • Max napięcie 400 VDC Model Napięcie progowe hamowania Prąd szczytowy IP (A) (max 10s) UFS15J UFS22J UFS40J 375 375 375 Max moc chwilowa Pmax (kW) Standardowa wartość Ith (A) %ED max RF(Ω) min 18 34 55 6,7 4÷6 10% >21 12,7 7÷11 10% >11 20 12÷18 10% >6,8 UWAGA:... uszkodzenia układu 6.3 Moc rozpraszana przez układy UFSxx • Moc w stanie czuwania przy napięciu 650V DC: 25W • Moc w czasie hamowania przy nastawie przekaźnika termicznego = Ith standard UFS15 52W UFS22 64W UFS40 79W UFS110 85W UWAGA: Podane wartości mocy nie obejmują mocy traconej w oporniku hamującym 6.4 Odłączenie przekaźnika termicznego i praca w trybie ciągłym Dopuszczalne jest wykonanie połączeń... uszkodzenia układu 8.2 Moc rozpraszana przez układy w wersji UFSxxJ • Moc w stanie czuwania przy napięciu 375V DC: 14W • Moc w czasie hamowania przy nastawie przekaźnika termicznego = Ith standard UFS15J 32W 8.3 UFS22J 44W UFS40J 59W Standardowa tabela aplikacyjna dla wersji UFSxxJ W poniższej tabeli podano typowy dobór układu hamowania w zależności od mocy silnika, wartości momentu hamowania (w odniesieniu do... oporniki hamujące dla UFSxxJ Opornik hamujący SCS UFS15J RUFC15J UFS22J RUFC22J UFS40J RUFC40J 1 szt x 24Ω 800W 1 szt x 12Ω 1200W 1 szt X7,5Ω 2000W Połączenie Oporność całkowita Moc całkowita dla pracy ciągłej S1 Moc całkowita dla pracy cyklicznej S3 %ED 5% (Max 2s ciągle) Wymiary L/W/H jednej sztuki 24Ω ±5% 0,8kW 6kW 240x100x75 12Ω ±5% 1,2 kW 12kW 310x100x75 7,5Ω ±5% 2kW 19kW 365x100x75 UWAGA: W przypadku... Control Systems 8.5 Konfiguracja przy pomocy przełącznika DIP Układ wyposażony jest w 8 mikroprzeł cznik w, umożliwiających ustawienie odmiennego od standardowego napięcia hamowania, zgodnie z poniższą tabelą Dla pełnej jasności w tabeli podano wartości napięcia rozpoczęcia UON i zakończenia UOFF hamowania Pozycja “slave” odpowiada układowi pracującemu jako podrzędny w systemie równolegle połączonych układów... off UFSxx UON (start) UOFF(stop) off off off off off off off on 778 770 754 745 726 703 690 slave 764 757 740 730 710 690 677 slave UFSxxJ UON (start) UOFF(stop) 390 386 379 374 364 353 347 slave 384 380 371 367 357 346 340 slave SW1 – 4 = ON - ustawienie fabryczne UWAGA: tylko jeden styk przełącznika DIP może być pozostawiony w pozycji ON, przy zmianach pozostałe należy przełączyć w pozycję OFF! Strona... z układów hamujących musi pracować jako MASTER (nadrzędny), a pozostałe jako SLAVE (podrzędne) Układy, które mają pracować jako SLAVE, należy skonfigurować tak, by zablokować samodzielne załączanie hamowania, poprzez przełączenie w pozycję ON styku Nr 8 przełącznika DIP SW1 (SW1-8 = ON) UWAGA: tylko jeden styk przełącznika DIP może być pozostawiony w pozycji ON, przy zmianach pozostałe należy przełączyć