Ladený regulátor otáčok Podpora sínusového filtra na výstupe pohonu Vybrané užívateľom rozbehové a brzdné rampy

Úvod: V dnešnej dobe sa frekvenčné meniče čoraz častejšie využívajú v aplikáciách elektrických pohonov. Na Slovensku,ale aj na celom svete sa frekvenčné meniče využívajú v rôznych priemyselných odvetviach na spracovanie ropy, papiera, plynu, vody ale aj iných surovín. Zabezpečujú spoľahlivú prevádzku zložitých liniek ktoré pozostávajú s viacerých elektrických pohonov a musia pracovať s veľkou presnosťou a vzájomnou spoluprácou. Úlohou frekvenčných meničov je regulácia otáčok na žiadanú hodnotu pričom využívajú rôzne typy riadení. Najčastejšie použitými riadeniami sú skalárne riadenie, vektorové riadenie a DTC riadenie (priame riadenie momentu). Mojou úlohou v tejto prací je oboznámenie sa s frekvenčným meničom ACS 800 od firmy ABB, overenie jeho funkčnosti a uvedenie do prevádzky pre ďalšie využitie v laboratóriách pri meraní rôznych pohonov. V budúcnosti sa uvažuje s integráciou meniča do ovládacieho panela v laboratóriu elektrických pohonov. Frekvenčný menič ACS 800 obsahuje nasledovné základne funkcie: Presná regulácia otáčok Presná regulácia momentu so spätnou väzbou Prispôsobiteľné programovanie Automatické resetovanie Automatický rozbeh Konštantná rýchlosť Riadenie momentu pri nulových otáčkach DC napätie DC magnetizácia Diagnostika Brzdenie magnetickým tokom Optimalizácia magnetického toku IR kompenzácia Mechanické ovládanie brzdy Identifikácia motora Parametrická zámka PID regulácia Programovateľné I/O Skalárne riadenie 1

Ladený regulátor otáčok Podpora sínusového filtra na výstupe pohonu Vybrané užívateľom rozbehové a brzdné rampy 2

1. Opis meniča a moţnosti jeho vyuţitia 1.1 Opis meniča ABB priemyselné meniče sú navrhnuté s menovitými prúdmi ktoré môžu byť použité v priemyselných aplikáciách, vyžadujúce vysoké preťažiteľnosti. Hlavná časť meniča je DTC, ktorý udáva smer riadeného momentu, to poskytuje vysoký výkon a významné výhody: napríklad presná statická a dynamická rýchlosť a riadenie momentu, vysoký počiatočný moment a použitie dlhých motorových rozvodov. Meniče sú umiestnené v robustných skriniach s vysokou triedou ochrany, tiež výkonové vývody, sú určené pre drsné prostredie. Jeden z najvýznamnejším kritériom dizajnu ABB priemyselných pohonov je dlhá životnosť. Najviac opotrebované diely ako sú ventilátory a kondenzátory boli vybraté kvôli tomu aby vydržali v prevádzke čo najdlhšiu dobu. [1] 1.1.1 DTC riadenie motora Priame riadenie momentu DTC(Direct Torque Control Technology) vyvinula firma ABB pre zlepšenie motorovej presnosti regulácie bez požiadaviek spätnej väzby otáčok zariadenia.. Jednotlivé koncepcie meniča obsahujú usmerňovač prúdu, jednosmerný medziobvod a invertor. Obr. 1.1. Bloková schéma meniča 3

Obr. 1.2. Bloková schéma invertora Samostatné pohony sú kompletné striedavé pohony ktoré môžu byť nainštalované bez akejkoľvek dodatočnej skrinky alebo puzdra. Priame riadenie momentu je revolučná motorová kontrolná metóda na striedavé pohony,ktoré dovoľujú presnú kontrolu nad oboma otáčkami motora a krútiacim momentom bez impulzového vysielača spätnej väzby z hriadeľa motora k nulovým otáčkam. V DTC je tok statora a krútiaca sila využitá ako primárna regulačná premena. Stav motora je aktualizovaný digitálnym pomocným procesorom veľkej rýchlosti 40 khz v motorovom softwarovom modeli. Kvôli nepretržitej aktualizácií motorového stavu a porovnávania skutočnej hodnoty s referenčnou hodnotou pri každom jednotlivom zapínaní pohonu stanovené osobitne. Táto funkcia vždy bude produkovať optimálne kombinované prepínanie a môže okamžite reagovať na dynamické zmeny tak ako kývanie stroja alebo výkonové prerušovanie. V DTC nepotrebujete kontrolovať rozdielne napätia a frekvenciu pulzného modulátora. V otvorenom obvode, presnosť regulácie dynamickej rýchlosti odpovedá striedavým pohonom použitým tokom uzavretého regulátorového obvodu vektorového riadenia. Presnosť regulácie meniča ACS 800 sa pohybuje v rozmedzí od 0.1% do 0.5% menovitých otáčok. V aplikáciách vyžadujúcich väčšiu precíznosť zvýšenia regulácie, volíme optimálny pulzný vysielač ktorý tam môže byť použitý. V otvorenom obvode moment narastie menej než za 5 milisekúnd. [1] 4

Obr. 1.3. DTC a PWM riadenie 1.1.2 Štruktúra meniča Obr. 1.4. Regulačný obvod Jednotky sú vybavené diódovým, tyristorovým alebo IGBT tranzistorovým riadením. a. Napájacie jednotky diódové (DSU) - sú charakteristické tým že diódový usmerňovač je automatický prispôsobovaný 6 alebo 12 impulzovej prevádzke a automatické nabíjanie kondenzátorov behom inicializácie. b. Napájacie jednotky IGBT (ISU) - sa používajú v plnej regenerácií riadeného systému. V aktívnych moduloch IGBT sú riadené k tomu, aby držali jednosmerné napätie a celkový 5

prúd bol sínusového priebehu. Obsah harmonických zložiek ostáva extrémne nízko kvôli DTC riadeniu a LCL filtrovania. [1] 1.1.3 EMC filter a. EMC elektromagnetická kompatibilita jednotky Elektrické a elektronické časti zariadenie musia byť schopné prevádzky v elektromagnetickom prostredí bez akýchkoľvek problémov. Toto sa nazýva odolnosť zariadenia. Jednotka ACS 800 je navrhnutá tak aby pracovala správne v elektromagnetickom prostredí a tiež aby nevyžarovala elektromagnetické žiarenie do svojho okolia a aby neovplyvňovala iné zariadenia. Každá ACS 800 jednotka môže byť vybavená zabudovaným filtrom k tomu, aby redukovala vysoký vysielací kmitočet výstupného napätia. Obr. 1.5. Filter Toto znamená, že napäťové krivky výstupu sú skôr sínusového napätia bez vysokých špičiek výstupného napätia. ABB sínusové riešenie filtru sa požíva v rôznych aplikáciách : - Motor nemá adekvátnu izoláciu - Celková motorová dĺžka je dlhá, napríklad sa tam nachádza určitý počet paralelných motorov. - Sú tam špeciálne priemyselné požiadavky pre špičkové napäťové úrovne a dobe nárastu napätia. - Maximálna bezpečnosť a spoľahlivosť je potrebná ak sa zariadenie nachádza vo výbušnom prostredí. - Ponorné čerpadlá s dlhými motorovými káblami napríklad v ropnom priemysle. 6

Hlavné rysy: - Optimalizácia dizajnu LC filtra ktoré berú do úvahy vypínač frekvencie, znižovanie napätie a filtráciu charakteristík. - Cena, efektívne riešenie. - Štandardný software má všetky parametre ktoré potrebuje sadá. b. Výstupný filter du/dt. Výstupný filter du/dt potláča invertor výstupu výkyvu napätia a rýchlej zmeny vnútorného napätia izolácie motora. Dodatočné du/dt filtrovanie redukuje kapacitný zvodný prúd a vysokú frekvenciu motorového káblu tak ako vysokú frekvenciu strát a smeru prúdov v motore. Rýchlosť du/dt filtra závisí na motorovej izolácie. Ak motor nespĺňa nasledujúce požiadavky, celý život motora by sa znížil. [1] 1.1.4 Opis zariadenia Použitý frekvenčný menič ma nasledujúce parametre viď Tab. 1.1. Parametre frekvenčného meniča ACS 800: Typ modulu I cont.max [A] I max [A] P cont.max [kw] I N [A] ACS800-104-0009-3 13,9 17,6 5,5 12,7 P N [kw] I hd [A] P hd [A] Odvádzanie tepla *kw+ U N [V] 5,5 9,3 4 0,2 380-415 Tab. 1.1. Parametre frekvenčného meniča ACS 800 Opis meniča ACS 800 nájdeme v prílohe 1- Opis meniča ASC 800 1.1.5 Ovládací panel meniča ACS 800 Táto kapitola popisuje ako sa používa panel CDP 312R.Takýto ovládací panel sa používa vo všetkých frekvenčných meničoch rady ACS 800. Uvedené príklady displeja vychádza zo štandardného aplikačného programu. 7

Legenda: 1. Režim zobrazenia aktuálneho signálu 2. Parametrický režim 3. Režim funkcií 4. Režim výberu pohonu 5. Zmena skupiny aktuálneho signálu 6. Výber aktuálneho signálu 7. Potvrdenie 8. Zmena medzi miestnym a externým ovládaním 9. Resetovanie poruchy 10. Aktivácia referenčných nastavení 11. Štart 12. Smer otáčok doprava 13. Smer otáčok doľava Obr. 1.6. Ovládací panel 14. Stop Informácie o paneli: Displej typu LCD ma 4 riadky po 20 znakov. Jazyk sa zvolí pri spúšťaní (parameter 99.01) Ovládací panel ma štyri prevádzkové reţimy: -Režim zobrazenia aktuálneho signálu (kláves ACT) -Parametrický režim ( kláves PAR) -Režim funkcií ( kláves FUNC) -Režim výberu pohonu (kláves DRIVE) Použitý kláves s jednoduchou šípkou, kláves so zdvojenou šípkou a kláves ENTER závisí na operačnom režime panela. [1] 1.2 Moţnosti vyuţitia meniča ACS 800. Menič ABB ASC 800 je určený pre priemyselné aplikácie a zvlášť pre aplikácie ktoré zahrňujú priemyselné odvetvie ako je napríklad: spracovanie dreva a papiera, kovy, baníctvo, cementárne, chemický, rafinérsky priemysel. Tieto priemyselné meniče sú vysoko flexibilné striedavé meniče ktoré môžu byť konfigurované k tomu, aby boli precízne navrhnuté pre potrebnú priemyselnú aplikáciu. Tieto meniče využívajú široký okruh výkonov a napätí až do 8

690 V. Výhodou týchto meničov je to že sú programovateľné, a môžeme ich jednoducho prispôsobovať k rôznym aplikáciám. Samostatné meniče sa môžu pripevniť na stenu alebo nainštalovať na stojane. [1] 1.2.1 Inteligentný ethernet NETA-01 Jednotka dáva jednoduchý prístup k pohonu cez internet, komunikuje cez štandardný web prehliadač. Užívateľ môže si vytvoriť virtuálnu kontrolnú miestnosť kdekoľvek tam kde sa nachádza PC s internetovým pripojením alebo cez modem. Toto umožňuje monitorovať na diaľku konfiguráciu, diagnostiku a potrebnú kontrolu kedykoľvek treba. Toto otvára nové možnosti riadenia pohonov bez obsluhy v rôznych priemyselných odvetviach napríklad voda, veterná energia, ropa, plyn, atď. Výhody a budúcnosť: - Virtuálna monitorovacia miestnosť - Monitorovanie - Konfigurácia parametrov - Diagnostika - Kontrola, ak je to potrebné - Prehľad nastavení - Internet alebo ethernet - Jednoduché pripojenie cez modem [1] 9

2. Prehľad vlastnosti a funkcií meniča 2.1 Ovládanie meniča ACS 800 2.1.1 Sprievodca pri spúšťaní (Start-up assistant) Sprievodca prevádza užívateľa postupným spúšťaním, pomáha užívateľovi zaviesť požadované dáta (parametrické hodnoty) do pohonu. Sprievodca taktiež kontroluje, či zavedené hodnoty sú platné, tzv. v rámci dovoleného rozsahu. Pri prvom spúšťaní navrhne pohon automatické zavedenie prvej úlohy Sprievodca Výber jazyka (Language Select). Sprievodca pre spúšťanie je rozdelený do úloh. Užívateľ môže aktivovať úlohy jednu po druhej podľa návrhu Sprievodcu alebo nezávisle. Užívateľ môže tiež nastaviť parametre pohonu konvenčným spôsobom, pritom vôbec nemusíme použiť Sprievodcu. [2] 2.1.2 Štandardné poradie úloh V závislosti na výber prevedený v aplikačných úlohách (parameter 99.02). Sprievodca pri spúšťaní sám rozhodne, ktoré nasledujúce úlohy navrhne. Štandardné úlohy sú uvedené v tabuľke Tab. 2.1. Typy regulácií. [2] Výber aplikácie TOVARNI, SEKV REG RUCNE/AUTO MOMENT REG PID REG Tab. 2.1. Typy regulácií štandardné úlohy Výber jazyka, Nastavenie motora, Aplikácie, Voliteľné moduly, Riadenie otáčok EXT1, Štart/Stop ovládanie, Ochrany, Výstupný signály Výber jazyka, Nastavenie motora, Aplikácie, Voliteľné moduly, Riadenia otáčok EXT2, Štart/Stop ovládanie, Ochrany, Výstupné signály Výber jazyka, Nastavenie motora, Aplikácie, Voliteľné moduly, Ovládanie točivého momentu, Štart/Stop ovládanie, Riadenie otáčok EXT1, Ochrany, Výstupní signály Výber jazyka, Nastavenie motora, Aplikácie, Voliteľné moduly, PID regulácia, Štart/Stop ovládanie, Riadenie otáčok EXT1, Ochrana, Výstupné signály. Zoznám úloh a relevantných parametrov: Viď. Príloha 3 Zoznám úloh a relevantných parametrov 10

2.1.3 Obsah displeja Sprievodcu (Start up assistance) Sprievodca pri spúšťaní používa dva typy displeja: Hlavný displej a informačný displej. Hlavný displej vyzýva užívateľa, aby zadal informácie na odpovede a na otázky. Sprievodca postupuje krok za krokom hlavným displejom. Informačný displej obsahuje nápovedu pre hlavný displej. Hlavný display Informačný display 1 2 3 4 Nastavenie motora 3/10 MEN NAPATIE MOT? [0 V] ENTER: OK RESET: SPAT INFO P99.05 Zadaj hodnotu uvedenú na štítku motora Obr. 2.1. Hlavný a informačný display meniča ACS 800 Hlavný display: 1. riadok Názov Sprievodcu, číslo kroku/celkový počet krokov 2. riadok Požiadavka/otázka 3. riadok Pole k vyplneniu 4. riadok Príkaz: potvrdenie hodnoty a krok dopredu alebo zrušiť a krok dozadu Informačný display: 1. Text info, index parametra ktorý má byť nastavený 2. Napovedá... 3.... Pokračovanie nápovedy 4. Symbol zdvojenej šípky (indikuje pokračovanie textu) [2] 2.1.4 Porovnanie miestneho ovládania s externým ovládaním Pohon môže prijímať príkazy ku spusteniu, zastaveniu a smer otáčok a referenčné hodnoty z ovládacieho panelu alebo cez digitálny a analógový vstup. Voliteľný zvernicový adaptér (fieldbus) umožňuje riadenie cez otvorené spojené zbernice. PC vybavený nástrojom DriveWindow môže tiež riadiť pohon. Miestne ovládanie: Riadiace príkazy sú zadávané z klávesnice ovládacieho panelu, ak je pohon v režime miestneho ovládania. Písmeno L informuje o miestnom (lokálnom) ovládaní na displeji panela. 11

1 L 1242 rpm I Ovládací panel vždy potlačí externé zdroje riadiaceho signálu, keď je používaný režim miestneho ovládania. Externé ovládanie: Ak pohon v režime externého ovládania riadi príkazy cez štandardné I/O terminály (digitálne a analógové vstupy), voliteľné I/O rozširujúci modul alebo cez fielbusové rozhranie. Navyše je možné nastaviť ovládací panel ako zdroj pre externé ovládanie. Externé ovládanie je indikované medzerou (prázdnym miestom) na displeji panelu alebo písmenom R v týchto špeciálnych prípadoch, kde je panel definovaný ako zdroj pre externé ovládanie. 1 1242 rpm I Externé ovládanie cez vstupno/výstupné terminály alebo cez fielbusové rozhranie 1 R 1242 rpm Externé ovládanie z ovládacieho panelu. [2] 2.1.5 Typy referencií a ich spracovanie Pohon môže akceptovať radu referencii najviac ku konvenčnému analógovému vstupnému signálu a signálu ovládacieho panelu. Referencia pohonu môže byť zadaná dvoma digitálnymi vstupmi: Jeden digitálny vstup zvyšuje otáčky a druhý vstup otáčky znižuje. Pohon akceptuje bipolárne analógové referenčné otáčky. Tato vlastnosť dovoľuje, aby otáčky a aj smer otáčania boli riadené jediným analógovým vstupom. Tento minimálny signál znamená plnú rýchlosť dozadu a maximálny signál znamená plnú rýchlosť dopredu. Pohon môže vytvoriť referenciu z analógových vstupných signálov a signálov privedených cez sériové komunikačné rozhraním použitým matematických funkcii : sčítanie a násobenie. [2] 12

2.1.6 Aktuálny signál K dispozícií je niekoľko aktuálnych signálov Výstupná frekvencia, prúd, napätie a výkon meniča. Otáčky a točivý moment motora. Sieťové napätie a napätie v jednosmernom medziobvode. Aktívne riadiace miesto ( miestne, EXT1 alebo EXT2). Referenčné hodnoty. Teplota meniča. Počítadlo prevádzkových hodín (hod), počítadlo kwh. Stav digitálnych a analógových vstupov a výstupov. PID regulátor aktuálneho signálu, (pokiaľ je zvolený makro PID regulácia) Na displeji ovládacieho panelu môže byť zobrazené súčasne tri signály. Je tiež možné čítať hodnoty cez komunikačné spojenie alebo cez analógové výstupy. [2] 2.1.7 Identifikácia motora Vykonávanie priameho riadenia točivého momentu Direct Torque Control je založené na presnom modeli motora. Identifikačná magnetizácia motora sa automaticky vykonáva pri zadaní príkazu ku spusteniu motora. Behom tohto prvého spustenia je motor magnetizovaný pri nulových otáčkach po dobu niekoľkých sekúnd, aby sa umožnilo vytvoriť modul motora. Táto idenfikačná metóda je vhodná pre väčšinu aplikácií. Pri náročných aplikáciách sa môže vykonať separovaný identifikačný chod (ID BEH) [2] 2.1.8 Ako vykonať ID Run (ID BEH) Pohon vykonáva ID magnetizáciu automaticky pri prvom štarte. Vo väčšine aplikácií nie je potrebne vykonávať separované ID Run identifikačný beh motora. ID BEH (Štandardný alebo Redukovaný) sa musí zvoliť tiež: Prevádzkový bod je blízko nulových otáčok alebo Je požadovaná prevádzka v rozsahu točivého momentu nad menovitým točivým momentom motora v širokom rozsahu otáčok a bez akejkoľvek spätnej väzby na meranie otáčok. Redukovaný ID BEH sa vykonáva namiesto štandardného ID chodu, taktiež nie je možné odpojiť hnaný stroj od motora. 13

Postup ID behu Zabezpečte, aby panel bol v režime miestneho ovládania (písmeno L je zobrazené na stanovenom riadku ). Stlačte klávesu LOC/REM pri prepnutí medzi režimy. Zmeníte voľbu ID chodu na STANDARD alebo REDUKOVANY. Obr. 2.2. Inicializácia ID chodu Stlačením klávesy ENTER pre potvrdenie voľby. Budú zobrazené nasledovné hlásenia: Obr. 2.3. Upozornenie pri spúšťaní ID chodu Stlačením klávesy pre spustenie ID chodu. Signál CHOD POVOLEN musí byť aktívny. Obr. 2.4. Upozornenie pri Obr. 2.5. Upozornenie Obr. 2.6. Upozornenie po spúšťaní ID Chodu behu ID chod úspešnom dokončenie IDchode Všeobecne sa doporučuje, aby pri ID chode neboli stláčane žiadne klávesy na ovládačom paneli, avšak: ID chod motora môžeme nastaviť kedykoľvek keď stlačíme klávesu na ovládacom paneli. Po spustení ID chodu klávesov Štart, je možne monitorovať aktualné hodnoty stlačením klavesy ACT a potom klavesu zo zdvojenou šípkou. [2] 14

2.1.9 Prekonanie výpadku Ak dôjde k výpadku napájacieho napätia, pohon bude pokračovať v prevádzke za pomoci využitia kinetickej energie rotujúceho motora. Pohon bude naplno prevádzkyschopný tak dlho pokiaľ sa motor otáča a generuje energiu meniča. Pohon môže pokračovať po prerušení prevádzky, pokiaľ hlavný stýkač ostané zapnutý. [2] 2.1.10 Automatický štart Menič môže detekovať stav motora behom niekoľkých milisekúnd, spúšťanie okamžite prebehne vo všetkých podmienkach. Pri opakovanom spustený nedochádza ku žiadnemu zdržaniu. [2] 2.1.11 DC magnetizácia Ak je aktivovaná DC magnetizácia, menič automaticky magnetizuje motor pred spustením. Táto vlastnosť zaručuje najväčší možný záťažový moment pri nulových otáčkach až do 200% menovitého momentu motora. Nastavenie predmagnetizáčnej doby je možné synchronizovať spustenie motora a napríklad uvoľnenie mechanickej brzdy. Automatické spustenie a DC magnetizácia nemôžu byť aktivovaný súčasne. [2] 2.1.12 Blokovanie jednosmerného napätia (DC Hold) Aktivovať vlastnosti motora DC Hold môžeme zablokovať rotor na nulové otáčky. Ak referenčné otáčky a otáčky motora klesnú pod úroveň nastavených otáčok, menič zástavy motor a začne injektovať jednosmerný prúd do motora. Ak referenčné otáčky znovu prekročí úroveň nastavených otáčok, obnoví sa normálna prevádzka pohonu. [2] 2.1.13 Brzdenie magnetickým tokom Pohon môže poskytovať väčšiu deceleráciu zvýšením úrovne magnetizácie v motore. Zvýšením magnetického toku motora môže byť energia generovaná motorom v priebehu brzdenia premenená na tepelnú energiu motora. Táto vlastnosť je užitočná u motorov s výkonným rozsahom pod 15 kw. Pohon priebežne monitoruje stav motora behom brzdenia magnetickým tokom. Brzdenie magnetickým Obr. 2.7. Brzdenie 15

tokom môže byť preto používané pre zastavenie motora alebo pre zmenu rýchlosti motora. Ďalšie výhody brzdenia magnetickým tokom sú nasledujúce: Brzdenie sa vykoná ihneď po zadaní príkazu k brzdeniu, pri tejto funkcií nemusíme čakať na redukovanie magnetického toku pre zahájení brzdenia. Chladenie motora je účinné. Statorový prúd motora sa zvyšuje behom brzdenia magnetickým tokom, avšak rotorový prúd sa nezvyšuje. Stator sa ochladzuje s výšou účinnosťou ako rotor. [2] 2.1.14 Optimalizácia magnetického toku Optimalizácia magnetického toku znižuje celkovú spotrebu energie a hlučnosť motora, ak pracuje motor s menovitým zaťažením. Celková účinnosť (motor a pohon) môže byť zlepšená od 1% do 10% v závislosti na zaťaženia momentu a otáčok. [2] 2.1.15 Akceleračné a deceleračné rampy Je možné nastaviť akceleračný a deceleračný tvar rampy. Prepínanie medzi dvoma rampami riadime cez digitálne vstupy. Dostupné alternatívy tvary rampy sú lineárne rampy a rampy tvaru S krivky. Lineárne rampy: Vhodná pre pohony vyžadujúce ustálené alebo pomalou akceleráciou a deceleraciou. Rampy v tvaru S krivky: Ideálny pre dopravníky prenášajúce krehké náklady alebo iné aplikácie, kde je požadovaný plynulý prechod pri zmene otáčok. [2] Obr. 2.8. Akceleračné a deceleračné rampy 2.1.16 Kritické otáčky Kritické otáčky sú k dispozícii pre aplikácie, pri ktorých je nutné vyvarovať sa určitých otáčok motora, napríklad kvôli problémov s mechanickou rezonanciou. [2] 2.1.17 Konštantné otáčky Je možné predefinovať 15 konštantných otáčok. Konštantné otáčky sú volené digitálnymi vstupmi. Aktivácia konštantných otáčok potlačí externé referenčné otáčky. [2] 16

2.1.18 Ladenie regulátora otáčok Behom identifikácie motora sa automatický naladí regulátor otáčok. Je však možné ručne nastaviť regulátor zisku, integračnú a derivačnú dobu alebo ponechať pohon, aby vykonal tzv. Autotune Run (Automatický ladiaci chod). Pri automatickom ladení (Autotune Run) sa ladí regulátor otáčok na základe záťaže a zotrvačnosti motora a stroja. Nižšie uvedený obrázok znázorňuje reakciu otáčok na skok referenčných otáčok ( v typickom prípade 1% až 20%). Obr. 2.9. Reakcia otáčok na skok referenčných otáčok A. Podkompenzovane B. Normálne vyladenie (automatické ladenie) C. Normálne vyladenie ručné D. Prekomenzovaný regulátor otáčok Bloková schéma regulátora otáčok. Výstup regulátora je referencia pre regulátor točivého momentu. Obr. 2.10. Bloková schéma regulátora otáčok PID regulácia V meniči je zabudovaný PID regulátor. Regulátor môže byť použitý pre riadenie premenných ako napr. tlak, prúd alebo hladina kvapaliny. Ak je PID regulácia procesu aktivovaná, je ako referencia k meniču miesto referenčných otáčok privedená procesná referencia (bod nastavenia). Tiež aktuálne hodnoty (procesná spätná väzba) je privedená späť 17

do meniča. PID regulácia procesu nastavuje otáčky meniča, aby sa zachovalá nameraná procesná veličina (aktuálna hodnota) na požadovanú úroveň (referenciu). [2] 2.1.19 Skalárne riadenie Ako spôsob riadenia motora je možné miesto riadenia točivého momentu Direct Torque Control (DTC) zvoliť skalárne riadenie. V režime skalárneho riadenia je pohon riadený pomocou frekvenčnej referencie. Skalárne riadenie nemožno dosiahnuť vynikajúce parametre ako pri štandardnom riadení motora Priamym riadením točivého momentu (Direct Torque Control). Do poručuje sa aktivovať režim skalárneho riadenia v nasledujúcich špeciálnych aplikáciách: U multimotorových pohonov: 1. Ak zaťažíme ich rovnomerné rozloženie medzi motormi 2. Ak motory majú rôzne veľkosti alebo 3. Ak motory majú byť po vykonaní identifikácie motoru vymenené. Ak menovitý prúd motora je menší ako 1/6 menovitého výstupného prúdu meniča. Ak sa používa menič bez pripojeného motora ( napríklad pre testovacie účely). Menič pracuje s motorom o strednom napätí cez zvyšovací (step-up) transformátor. [2] 2.1.20 IR kompenzácia pre skalárne riadenie pohonu IR kompenzácia je aktivovaná iba vtedy, ak je režim riadenia motora skalárny. Ak je aktivovaná IR kompenzácia, meniča naviac dodáva zvýšenie napätia do motora pri nízkych otáčkach. IR kompenzácia je užitočná v aplikáciách, ktoré vyžadujú vysoký záberový točivý moment. V priamom ovládaním točivého momentu (Direct Torque Control) potom IR kompenzácia možná resp. nie je potrebná. [2] Obr. 2.11. IR kompenzácia 2.1.21 Hexagonálný magnetický tok motora Klasický menič riadi magnetický tok motora takým spôsobom, že reguluje vektor magnetického toku sleduje kruhový vzor. Toto je ideálne pre väčšinu aplikácii. Pri prevádzke nad bodom odbudenia (oslabené pole, FWP, obvykle 50 alebo 60 Hz) avšak môžeme 18

dosiahnuť 100% výstupné napätie. Kapacita špičkového zaťaženia pohonu je nižšia ako pri plnom napätí. Ak je zvolené hexagonálne riadenie toku, magnetický tok motora je riadený podľa kruhového vzoru pod bodom zoslabnutia poľa a podľa hexagonálneho vzoru v oblasti odbudenia zoslabnutia poľa. Aplikovaný vzor sa mení postupne tak, ako sa frekvencia zvyšuje od 100% do 200% FWP. Využitím hexagonálneho vzoru magnetického toku môže byť dosiahnuté max. výstupného napätia, kapacita špičkového zaťaženia je vyššia ako u kruhového vzoru magnetického toku, ale kapacita trvalého zaťaženia je nižšia v rozsahu frekvencii od bodu odbudenia do 1,6 FWP vzhľadom k zvýšeniu strát. [2] 2.1.22 Tepelná ochrana motora Motor môže byť chránený proti prehratiu aktivovaním funkcie tepelnej ochrany motora a zvolením jedného z dostupných režimov termálnej ochrany motora. Režim termálnej ochrany motora je založený tiež na teplotnom modeli motora alebo na zvýšení teploty indikovanej termistorom motora. Tepelný model teploty motora. Menič vypočíta teplotu motora na základe nasledujúcich predpokladov: Motor je v prostredí s okolitou teplotou 30 C v dobe, kedy je zapojené napájania pohonu. Teplota motora sa vypočíta tiež s využitím užívateľských nastavení alebo automatický vypočítané tepelné konštanty motora a záťažovej krivky motora. Táto záťažová krivka musí byť nastavená v prípade, že okolitá teplota prekročí 30 C. [2] Obr. 2.12. Otepľovacie a zaťaţovacie charakteristiky motora 19

2.2 Ovládanie meniča ACS 800 pomocou PC Ovládanie meniča ACS 800 môžeme vykonávať pomocou PC a to dvoma spôsobmi, pomocou lokálneho a vzdialeného užívateľa. Pričom PC je vybavené užívateľským programom DRIVE WINDOW určené pre ovládanie jednotiek ACS 800. a. Lokálny uţívateľ Lokálne prostredie pozostáva z nasledujúcich častí: používateľa, PC, komunikačnej linky a jednotky ACS 800. Obr. 2.13. Lokálny uţívateľ b. Vzdialený uţívateľ Prostredie pri vzdialenom užívateľovi pozostáva z nasledujúcich častí: používateľa, dva PC, sieťové pripojenie (ISDN, router, switch, wifi ), komunikačnej linky a jednotky ACS 800. Obr. 2.14. Vzdialený uţívateľ Jednoduchý postup pre ovládanie meniča ACS 800 cez PC je popísaný v nasledujúcej kapitole. [3] 20

3. Praktické overenie funkcii meniča 3.1 Ako vykonať riadenie manuálne 1. Pred spúšťaním sa presvedčte či máme štítkové údaje motora. 2. Vykonajte kontrolu inštalácie 3. Skontroluje, aby pri spúšťaní motora nevznikla niejaká nebezpečná situácia. 4. Odpojte poháňaný stroj, ak: - Existuje Nebezpečenstvo vzniku škody v prípade nesprávneho smeru otáčok. - Je potrebne vykonať štandardný identifikačný chod (standard ID Run) behom spúšťania meniča.(id chod je nutné vykonať len v aplikáciách, ktoré vyžadujú najvyššiu presnosť pre riadenie motoru). [2] Pripojenie k elektrickej sieti Zapnite napájanie z elektrickej siete. Ovládací panel najprv CDP312 PANEL Vx.xx 1 zobrazí identifikačné dáta panelu...... ACS800 xx kw 2 potom identifikačný displej pohonu vypíše ID NUMBER 1 1 -> 0,0 rpm O FREQ 0,00 Hz 3 potom displej aktuálnych signálov CURRENT 0,00 A POWER 0,00% 1 -> 0,0 rpm O *** INFORMATION *** 4 potom displej navrhne nastavenie výberu jazyka. Press FUNC to start Language selection 5 Pohon je teraz pripravený ku spusteniu 1 Stlačte klávesnicu FUNC FUNC Výber jazyka Language selection 1/1 2 Pomocou klávesov zo šípkami ( alebo ) zvoľte LANGUAGE? požadovaný jazyk a stlačením klávesy ENTER potvrďte [ENGLISH]? požadovaný jazyk. Voľbou *CESKY+ zvolíte češtinu. ENTER: Ok ACT:EXIT (pohon zavedie zvolený jazyk do používania, vráti sa späť na 1 -> 0,0 ot/min O displej aktuálneho signálu a začne sa striedavo meniť na *** INFORMATION *** displej aktuálnych signálov alebo navrhnúť prípravu pre Tlac FUNC pro start ovládanie motora. navod nastav motoru 21

Spúšťanie motora 1 Ručne zavedenie spúšťanie dát (Parametrická skupina 99) Vyberte jazyk. Postup pri nastavovaní všeobecných 1 -> 0,0 rpm O parametrov je popísaný nižšie. 99 START-UP DATA 01 LANGUAGE ENGLISH Postup pri nastavovaní všeobecných parametrov: a. Stlačením PAR pre voľbu parametrického režimu panela. 1 -> 0,0 rpm O b. Stlačením klávesy so zdvojenou šípkou alebo 99 START-UP DATA sa presunie na skupinu parametrov 01 LANGUAGE c. Stlačením klávesy so šípkou alebo sa presuňte na [CESKY] parametre v rámci skupiny d. Aktivujte nastavenia novej hodnoty stlačením klávesy ENTER. e. Vykonajte zmenu hodnoty pomocou klávesy so šípkou alebo rýchlu zmenu vykonáte pomocou klávesy so zdrojovou šípkou alebo *CESKY+ len pre češtinu. f. Stlačením ENTER pre akceptáciu nové hodnoty Zvoľte aplikačné makro. Postup pri nastavovaných parametrov 1 -> 0,0 ot/min O 2 je uvedený nižšie. 99 INICIALIZAC DATA Pôvodná nastavená hodnoty od výrobcu(tovarni) je vhodná 02 APLIKACNI MAKRO vo väčšine prípadov. [TOVARNI ] Zvoľte režim ovládania motora. Postup pri nastavovaní 1 -> 0,0 ot/min O všeobecných parametrov je uvedený vyššie. 99 INICIALITAC DATA 3 Režim priameho riadenia točivého momentu -DTC- je 04 DRUH RIZENI MOT vhodný vo väčšine prípadov. [DTC] Režim skalárneho ovládania - SKALAR - sa odporúča pre viacmotorové pohony, kde počet motorov pripojených k 3.a pohonu je premenný taktiež menovitý prúd motora je nižší ako 1/6 menovitého 3.b prúdu meniča 3.c Taktiež sa menič používa pre testovacie účely ak nie je pripojený žiadny motor. Zadajte údaje o motore zo štítka motoru: Poznámka: Nastavte údaje o motore presne tak, ako sú uvedené na štítku motora. Napríklad, ak sú uvedené na štítku motora menovitých 4 otáčok 1440 ot/min potom nastavte hodnotu parametru 99.08 Menovitých otáčok motora na 1500 ot/min má za následok zlý chod motora 22

menovite napätie motora: 1 -> 0,0 ot/min O dovolený rozsah: 1/2 U N...2U N Jednotky ACS800. (U N odkazuje 99 INICIALIZAC DATA 4.a na najvyššie napätie v každom rozsahu menovitých napätí: 05 JMEN NAPETI MOT 415 V AC, pre 400 V AC jednotky, 500 V AC pre 500 V AC [ ] jednotky a 690 V pre 600 V AC jednotky.) menovitý prúd motora: 1 -> 0,0 ot/min O Dovolený rozsah: 1/6*/2hd...2*/2hd meniča ACS800 99 INICIALIZAC DATA 4.b 06 JMEN PROUD MOT [ ] menovitá frekvencia motora: 1 -> 0,0 ot/min O 4.c Rozsah 8... 300 Hz 99 INICIALIZAC DATA 07 JMEN FREKV MOT [ ] menovité otáčky motora: 1 -> 0,0 ot/min O Rozsah 1... 18000 ot/min 99 INICIALIZAC DATA 4.d 08 JMEN OTACKY MOT [ ] menovitý výkon motora: 1 -> 0,0 ot/min O Rozsah: 0... 9000 kw 99 INICIALIZAC DATA 4.e 09 JMEN VYKON MOT [ ] Po zapísaní údajov o motore sa objaví varovanie. Indikuje to 1 -> 0,0 ot/min O 5 potom, že parametre motora boli nastavené a pohon je ** VAROVANI ** pripravený a začíname s identifikáciou motora ID MAG ZADAN ( ID Magnetisation - identifikační magnetizácia alebo ID Run ) Zvoľte spôsob identifikácie motora: 1 -> 0,0 ot/min O Pôvodná hodnota ID MAGN(ID Magnetizácie) je vhodná pre 99 INICIALIZAC DATA 6 väčšinu aplikácii. Aplikuje sa pritom základný spúšťací postup. 10 IDENTIFIK BEH MOT ID BEH MOT (STANDART alebo REDUCED, chod štandardný [ID MAGN] alebo redukovaný) sa musí zvoliť taktiež: 6.a prevádzkový bod je blízko nulových otáčok alebo 6.b je požadovaná prevádzka v rozsahu točivého momentu nad menovitým točivým momentom motora v rámci širokého rozsahu otáčok bez akejkoľvek spätnej väzby na meranie otáčok. Viacej inf. Nájdete v nižšie uvedených podieloch ako ovládať ID BEH MOT. 23

1 2 3 4 Limity otáčok a doba rozbehu 1 L-> 0,0 ot/min O Nastavte minimálne otáčky 20 LIMITY 01 MINIMAL OTACKY [ ] 1 L-> 0,0 ot/min O Nastavte maximálne otáčky 22 ZRYCH/ZPOMAL 02 DOBA ZRYCH 1 [ ] Nastavte dobu rozbehu 1. 1 L-> 0,0 ot/min O Poznámka: Skontrolujte tiež dobu rozbehu 2, ak budú v 22 ZRYCH/ZPOMAL aplikácií použité dve doby rozbehu. 02 DOBA ZRYCH 1 [ ] Nastavte dobu dobehu 1. 1 L-> 0,0 ot/min O Poznámka: Skontrolujte tiež dobu rozbehu 2, ak budú v 22 ZRYCH/ZPOMAL aplikácií použité dve doby rozbehu. 03 DOBA ZPOMAL 1 [ ] Pohon je pripravený k použitú Rozbeh, spomaľovanie a menenie smeru otáčok motora. krok realizácia stlačenie klávesy zobrazenie Zobraziť stavový riadok 1 -> 1242,0 ot/min I 1 ACT PAR FUNC FREKV 45,00 Hz PROUD 80,00 A VYKON 75,00 % Prepnutie na miestne ovládanie (iba vtedy 1 L -> 1242,0 ot/min I 2 pokým pohon nie je v režime miestneho LOC FREKV 45,00 Hz ovládania tzv. na prvom riadku displeja REM PROUD 80,00 A Nie je zobrazené písmeno L.) VYKON 75,00 % Zastaviť 1 L -> 1242,0 ot/min O 3 FREKV 45,00 Hz PROUD 80,00 A VYKON 75,00 % Rozbeh 1 L -> 1242,0 ot/min I 4 FREKV 45,00 Hz PROUD 80,00 A VYKON 75,00 % Zmena smeru otáčania motora na opačný 1 L <- 1242,0 ot/min I 5 smer tzv. reverzácia. FREKV 45,00 Hz 0 PROUD 80,00 A VYKON 75,00 % Zmena smeru otáčania do PRAVA 1 L -> 1242,0 ot/min I 6 1 FREKV 45,00 Hz PROUD 80,00 A VYKON 75,00 % 24

Ako nastaviť referenčné otáčky Poznámka: V prípade ak by bolo nastavene skalárne riadenie v prvom riadku na displeji meniča sa objavy zmena frekvencie krok realizácia stlačenie klávesy zobrazenie Zobrazenie stavového riadku 1 -> 1242,0 ot/min I 1 ACT PAR FUNC FREKV 45,00 Hz PROUD 80,00 A VYKON 75,00 % Prepnutie na miestne ovládanie (iba vtedy 1 L -> 1242,0 ot/min I 2 pokým pohon nie je v režime miestneho LOC FREKV 45,00 Hz ovládania tzv. na prvom riadku displeja REM PROUD 80,00 A Nie je zobrazené písmeno L.) VYKON 75,00 % Zavedenie funkcie nastavenia referencie 1 L -> [1242,0 ot/min]i 3 REF FREKV 45,00 Hz PROUD 80,00 A VYKON 75,00 % Zmena referencie 1 L -> [1325,0 ot/min]i Pomalá zmena FREKV 45,00 Hz 4 Rýchla zmena PROUD 80,00 A 5 VYKON 75,00 % Uložiť referencie 1 L <- 1325,0 ot/min I (Hodnota je uložená v permanentnej pamäti FREKV 45,00 Hz ENTER automatický obnovená po vypnutí prívodu PROUD 80,00 A prúdu). VYKON 75,00 % Ako prehľadávať a resetovať históriu porúch Poznámka: História porúch nemôže byť reštartovaná, ak existujú aktívne poruchy alebo varovania krok realizácia Zavedenie režimu zobrazenia aktuálneho signálu 1 2 3.a zavedenie zobrazenia histórie porúch Vybrať predchádzajúce (kláves zo šípkou smerom hore) alebo nasledujúce upozornenie na poruchu stlačenie klávesy zobrazenie 1 -> 1242,0 ot/min I FREKV 45,00 Hz ACT PROUD 80,00 A VÝKON 75,00 % 1 L -> 1242,0 ot/min I 1 POSLEDNI PORUCHA +NADPROUD 6451 H 21 MIN 23 S 1 L -> 1242,0 ot/min I 2 POSLEDNI PORUCHA ( kláves zo šípkou smerom dolu). +PREPETI 1121 H 1 MIN 23 S 25

3.b Vynulovanie histórie porúch RESET 1 L -> 1242,0 ot/min I 2 POSLEDNI PORUCHA H MIN S 4 Návrat do režimu zobrazenia aktuálneho signálu 1 L -> 1242,0 ot/min I FREKV 45,00 Hz PROUD 80,00 A VYKON 75,00 % Ako zobraziť a reštartovať aktívne poruchy krok realizácia stlačenie klávesy zobrazenie Zobraziť aktívnu poruchu 1 -> 1242,0 ot/min 1 ACT ACS 801 75 kw ** PORUCHA ** ACS800 TEPLOTA Reštartovať poruchu 1 L -> 1242,0 ot/min 0 2 RESET FREKV 45,00 Hz PROUD 80,00 A VYKON 75,00 % 3.2 Ako vykonať externé riadenie pomocou PC a programu DRIVE WINDOW Na začiatok pripojíme menič ACS 800 cez voliteľný modul s PC cez optické káble. Potom postupujeme nasledovne na paneli meniča stlačíme tlačidlo LOC REM ktoré nám zabezpečí komunikáciu PC s meničom. V programe Drive Window sa načíta pripojený menič ACS 800 a v programe sa zobrazí ako. Potom môžeme začať s ovládaním meniča prostredníctvom PC. Ovládanie meniča zabezpečujeme pomocou ovládacieho panelu 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 Obr.3.2. Ovládací panel (Drive panel) 1. Poukazuje na stav meniča 2. Názov a označenie pohonu ktorý je pripojený k PC 3. Spustenie alebo zastavenie pohon 4. Zmazanie poruchy 26

5. Zadanie referenčnej hodnoty 6. Aktuálna referenčná hodnota 7. Potvrdenie referenčnej hodnoty 8. Nulovanie poruchy 9. Štart rozbeh aktuálnemu pohonu 10. Stop zastavenie aktuálneho pohonu 11. Smer otáčania doľava 12. Smer otáčania doprava 13. Povel na zastavenie Postup monitorovania a nastavovania pohonu pomocou Drive Window: a. Ako prvé si musíme v okne parametrov vyhľadať parametrickú skupinu 99 v ktorej nastavíme parametre pripojeného pohonu k meniči ASC 800. b. Pomocou Drive window môžeme monitorovať priebehy vybraných referenčných signálov. Zvolený parameter označíme a potvrdíme ho stlačením tlačidla monitorovať (1.) v okne monitora viď. Obr. 3.3 Monitor. Monitorová lišta nástrojov je aktivovaná len ak monitor je vybraný v trende. Obr. 3.3. Monitor 1. Monitorovať alebo dať odstrániť monitorované položky 2. Štartovať alebo pokračovať v monitorovanej položke 3. Zastaviť monitorovanie 4. Pauza 5. Vyčistenie monitora Monitorované parametre sa nám zobrazia ako aktívne viď. Obr. 3.4. Monitorované parametre: Obr. 3.4. Monitorované parametre 27

c. Aby sa monitorované parametre zobrazili v okne monitora musíme potvrdiť tlačidlom (12.) v štandardnom paneli Obr.3.7. Štandardný panel, čo nám umožní vykresliť aktívne parametre. d. Môžeme spustiť pohon pomocou tlačidla (3.) v ovládacom paneli, kde v monitorovacom okne sa nám začnú vykresľovať priebehy aktívnych monitorovaných parametrov viď. priebehy príloha 3. e. V monitorovacom okne môžeme vykonať zmenu nastavení tak ako sú mód, x-os, y-os, história, časový interval a kanály. Obr. 3.5. Monitorované nastavenia Obr. 3.6. Monitorovaný priebeh f. Na monitorovaných priebehoch môžeme sledovať aj hodnoty jednotlivých parametrov a to pomocou pomocnej kolmice ktorú aktivujeme dvojklikom na akýkoľvek monitorovací priebeh, túto kolmicu môžeme ľubovoľne presúvať pozdĺž časovej osi viď. Obr.3.6. Monitorovaný priebeh. 28

g. S monitorovanými priebehmi môžeme vykonávať rôzne funkcie ako sú napríklad priblíženie, odialenie, vystrihnúť. Všetky tieto funkcie nájdeme v štandardnom paneli ktorý je na Obr. 3.7. Štandardný panel. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 Obr. 3.7. Štandardný panel 1. Obnovenie on/off 2. Vystrihnúť položky 3. Kopírovať 4. Uložiť 5. Odstrániť položky 6. Priblížiť graf 7. Odialiť graf 8. Nulovať graf transformovať 9. Pridať položku 10. Zamknúť alebo odomknúť položku 11. Aktualizovať položku 12. Aktivovať alebo deaktivovať body 13. Zmena hodnoty [3] 3.3 Ovládanie meniča ACS 800 pomocou I/O svoriek Frekvenčný menič môže byť ovládaný pomocou I/O svoriek na ktoré je vyvedený jeden potenciometer ktorým ovládame otáčky motora alebo frekvenciu, záleží to od typu riadenia. Pomocou dvoch prepínačov riadime štart/stop a smer otáčania pohonu. LED diódy nám indikujú aktuálny stav motora. Schéma zapojenia a ovládací panel je uvedený v prílohe 2 Externý ovládací panel cez I/O. I/O svorkovnica ma nasledujúce parametre: 3 analógové vstupy: diferencia, súčtové napätie ±15 V, galvanicky izolovaná skupina. - Jeden ±0(2)...10V, rozlíšiteľnosť 12 bit 29

- Druhý 0(4)...20mA, rozlíšiteľnosť 11bit 2 analógové výstupy: - 0(4)...20mA rozlíšiteľnosť 10 bit 7 digitálnych vstupov: Galvanický izolovaný ako skupina - Vstupné napätie 24 V DC - Filtračný čas 1 ms 3 digitálne (relé) výstupy: - Prechodový kontakt - 24 V DC alebo 115/230 V AC - Max. jednosmerný prúd 2 A Porovnávacie napäťové výstupy: - ± 10 V ± 0,5%, max. 10 ma Prídavné napájacie výstupy: - +24 V ± 10 % max. 250 ma 3.4 Meranie na meniči ACS 800 pomocou programu DRIVE WINDOW Meranie sme uskutočňovali pomocou programu DRIVE WINDOW na asynchrónnom trojfázovom motore so štítkovými hodnotami: P m =3kW, n=1440 ota/min,u m =380V a I m =6,4A. Vykonávali sme meranie naprázdno kde sme pomocou DRIVE WINDOW pozorovali priebehy rozbehu, reverzácie zmena smeru otáčania motora s pravá do ľavá asynchrónneho motora. Namerané priebehy jednotlivých priebehov nájdeme v prílohe 4 Namerané priebehy asynchrónneho motora. 4. Integrácia meniča do meracieho a ovládacieho panelu laboratória ND Menič ACS 800 bude súčasťou meracieho a ovládacieho panela ktorý je určený na meranie a ovládanie rôznych pohonov viď. príloha 5 Integrácia meniča do meracieho a ovládacieho panelu laboratória ND. V súčasnosti je menič nainštalovaný na praktický stojan na ktorom sú vyvedené vstupno/výstupné svorky pre napájanie a ovládanie meniča viď príloha 1- opis meniča ACS 800. 30

Záver: V tejto bakalárskej práci som sa zaoberal meničom ASC 800 ktorý sa v dnešnej dobe využíva v rôznych priemyselných aplikáciách na riadenie elektrických pohonov. Výhodou týchto meničov je, že sú programovateľné, môžeme ich jednoducho prispôsobovať k rôznym aplikáciám. V prvej časti práce som sa zaoberal opisom meniča ACS 800. Menič pozostáva z troch základných časti: usmerňovača, jednosmerného medziobvodu a trojfázového napäťového invertora. Riadenie meniča je zabezpečené pomocou DTC riadenia (priame riadenie momentu) alebo pomocou skalárneho riadenia. Presnosť regulácie meniča sa pohybuje v rozmedzí od 0.1 % do 0.5 % menovitých otáčok. Ovládanie meniča je zabezpečené pomocou ovládacieho panelu CDP 312R. V druhej časti práce som sa zaoberal prehľadom vlastností a funkcií meniča. Vypísal som štandardné poradie úloh pre nastavovanie aktuálnych signálov meniča, porovnal som externé a miestne ovládanie, spracoval som postup identifikácie pohonu ako aj prekonávanie výpadku a brzdenie pohonu. Zaoberal som sa ladením regulátora otáčok, ktorý je realizovaný pomocou PID regulátora a tiež tepelne ochrane motora. Tretí bod je venovaný praktickému overeniu funkčnosti meniča. V tomto bode som spracoval postup riadenia meniča pomocou ovládacieho panela CDP 312R a postup ovládania meniča pomocou programu DRIVE WINDOW, ktorý sa realizuje pomocou prepojenia meniča ACS 800 s PC. Taktiež, ovládanie meniča môžeme vykonávať aj pomocou I/O svoriek na ktorý som zostrojil externý ovládací panel. Na záver tohto bodu som vykonal praktické overenie meniča pomocou DRIVE WINDOW, pri ktorom sme nasnímali priebehy: otáčok, prúdu, momentu a jednosmerného napätia v medziobvode ktoré nájdete v prílohe 3. V poslednom bode práce som sa venoval integrácii meniča do ovládacieho panela v laboratóriu ND. V súčasnosti som menič nainštaloval na praktický stojan, na ktorom sú vyvedené nasledujúce svorky: vstupné napájanie, výstupné napájanie, zem, svorky určené pre brzdný odpor a dva konektory pre ovládanie cez I/O svorky. Táto zostava je určená pre meranie elektrických pohonov v laboratóriu ND. 31

Zoznam pouţitej literatúry: [1] http://library.abb.com/global/scot/scot239.nsf/veritydisplay/df69ab2f16fe1ef5852573 0700558924/$File/ACS800PHTC02U_EN_REVA_WEB.pdf (2.2.2008). [2] http://library.abb.com/global/scot/scot239.nsf/veritydisplay/0eb725a4979b01 1EC2256FAB002D0AEA/$File/ACS800_fw_cz_.pdf (8.2.2008). [3] http://library.abb.com/global/scot/scot201.nsf/veritydisplay/fafb1d92152c9f99c1256d 280041a1f2/$File/User_Manual_EN.pdf (20.2.2008). 32

Ţilinská univerzita v Ţiline Elektrotechnická fakulta Katedra výkonových elektrotechnických systémov Bakalárska práca Prílohová časť 2008 Michal Hrkeľ 33

Príloha 1 Opis zariadenia Obr. 5.1. Menič ACS 800 34

Obr. 5.2. Vnútorná časť meniča ACS 800 35

Obr. 5.3. Konštrukčné vyhotovenie meniča ACS 800 36

Príloha 2 Externý ovládací panel cez I/O Tab. 5.1. Svorkovnica I/O READY RUN ERROR X20 1 VREF Referenčné napätie -10 V ss., 2 GND 1 kω R L 10 kω X21 1 VREF Referenčné napätie 10 V ss., 2 GND 1 kω R L 10 kω 3 AI1+ Externé referenčné otáčky 0(2)... 10 V R in > 200kΩ 4 AI1-5 AI2+ Implicitne nevyužité. 0(4)... 20 ma R in = 100 Ω 6 AI2-7 AI3+ Implicitne nevyužité. 0(4)... 20 ma R in = 100 Ω 8 AI3-9 AO1+ Otáčky motora 0(4)... 20 ma=0... Menovitých 10 AO1- Otáčky motora, R L 700 Ω 11 AO2+ Výstupný prúd 0(4)... 20 ma=0... menovitých 12 AO2- prúd motora, R L 700 Ω X22 1 DI1 Stop/Štart 2 DI2 Doprava/doľava 3 DI3 Implicitne nevyužité 4 DI4 Voľba zrýchľovania a spomaľovania 5 DI5 Voľba konštantných otáčok 6 DI6 Voľba konštantných otáčok 7 +24V +24 V ss max 100 ma 8 +24V 9 DGND1 Digitálna zem 10 DGND2 Digitálna zem 11 DI IL Štart interlock (0 = zastavený) X23 1 +24V Pomocný napäťový výstup, neizolovaný, 2 GND 24 V ss. 250 ma X25 1 RO11 Reléový výstup 1: 2 RO12 pripravený 3 RO13 X26 1 RO21 Reléový výstup 2: 2 RO22 bežiaci 3 RO23 X27 1 RO31 Reléový výstup 3: 2 RO32 invertovaná porucha 3 RO33 37

Schéma zapojenia externého ovládania Obr. 5.4. Schéma zapojenia externého ovládania cez I/O Konektor: Obr. 5.5. Konektor pre externé ovládanie cez I/O Vysvetlivky: 1 - VREF Oranžový 2 - AI1 Modrý 3 - RO31 Oranžovo/biely 4 - DI1 Zelený 5 - DI2 Zeleno/biely 6 - RO13 +24V Hnedý 7 - GND+DGND Hnedo biely + Modro biely 38

Obr. 5.6. Externý ovládací panel 39

Príloha 3 - Zoznám úloh a relevantných parametrov Tab. 5.2. Zoznám parametrov Index Názov Názov skratky 01 Aktuálne signály 01.01 Prepočítané otáčky PREP OT 01.02 Otáčky OTACKY 01.03 Frekvencia FREKV 01.04 Prúd PROUD 01.05 Moment MOMENT 01.06 Výkon VYKON 01.07 DC Bus napätie DC BUS V 01.08 Sieťové napätie SIT V 01.09 Výstupné napätie Výstup V 01.10 Teplota ACS TEPL ACS 01.11 Externá ref 1 EXT REF1 01.12 Externá ref 2 EXT REF2 01.13 Ovládanie OVLADANIE 01.14 Prevádzkové hodiny HOD 01.15 kwh KWH 01.16 Aplikačný blok výstupu APL VYST 01.17 Stav DI 1-6 DI 1-6 01.18 AI1 [V] AI1 [V] 01.19 AI2 [ma] AI2 [ma] 01.20 AI3 [ma] AI3 [ma] 01.21 Stav RO3-1 RO3-1 01.22 AO1 [ma] AO1 [ma] 01.23 AO2 [ma] AO2 [ma] 01.24 Aktuálna hodnota 1 AKT HOD1 01.25 Aktuálna hodnota 2 AKT HOD2 01.26 Regulačná odchýlka ODCHYLKA 01.27 Aplikačné makro MAKRO 01.28 EXT AO1 [ma] 01.29 EXT AO2 [ma] 01.30 MOD 1 TEPL 01.31 MOD 2 TEPL 01.32 MOD 3 TEPL 01.33 MOD 4 TEPL 01.34 Aktuálna hodnota AKT ODN 01.35 Teplota motora 1 TEPL M1 01.36 Teplota motora 2 TEPL M2 01.37 Teplota motora odhad TEPL MOT 01.38 AI5 [ma] 01.39 AI6 [ma] 01.40 DI7-12 Stav DI7-12 01.41 Ext Ro Stav EXT RO 40

01.42 Prepočet otáčok REL PREP OT 01.43 Motor Beh-Čas M BEHCAS 01.44 Ventilačná prevádzka HOD VENT 01.45 Teplotný RID dosky 02 Aktuálne signál 02.01 Referenčné otáčky 2 OT REF 2 02.02 Referenčné otáčky 3 OT REF 3 02.09 Referenčný moment 2 M REF 2 02.10 Referenčný moment 3 M REF 3 02.13 Nastavenie referencií motora NAST M R 02.14 Referenčný tok 02.17 Vypočítané otáčky OT VYPOC 02.18 Merané otáčky 03 Aktuálne signály 03.01 Hlavné RID slovo HLAV R S 03.02 Hlavný stav slova HLAV S S 03.03 Pomocný stav slova POM S S 03.04 Limit slova 1 LIMIT S1 03.05 Porucha slova 1 POR S1 03.06 Porucha slova 2 POR S2 03.07 Systémová porucha SYS POR 03.08 Alarm slova 1 ALARM S1 03.09 Alarm slova 2 ALARM S2 03.11 Follower hlavný R S FOLL HRS 03.12 Vstupná porucha info 03.13 POM stav slova 3 POM SS3 03.14 POM stav slova 4 POM SS4 03.15 Porucha slova 4 POR S4 03.16 Alarm slova 4 ALARM S4 03.17 Porucha slova 5 POR S5 03.18 Alarm slova 5 ALARM S5 03.20 Posledná porucha POSL POR 03.21 2. Porucha 2.POR 03.22 3. Porucha 3.POR 03.23 4. Porucha 2.POR 03.24 5. Porucha 3.POR 03.25 Posledné varovanie POSL VAR 03.26 2. Varovanie 2. VAR 03.27 3. Varovanie 3. VAR 03.28 4. Varovanie 4. VAR 03.29 5. Varovanie 5. VAR 09 Aktuálne signály 09.01 AI1 Pomerná 09.02 AI2 Pomerná 09.03 AI3 Pomerná 09.04 AI5 Pomerná 41

09.05 AI6 Pomerná 09.06 DS Hlavne R S 09.07 Master REF1 M REF1 09.08 Master REF2 M REF2 09.09 POM DS HODN1 POM DSH1 09.10 POM DS HODN2 POM DSH2 09.11 POM DS HODN3 POM DSH3 PARAMETRE Index Názov/Voľba Továrenské 10 Štart/Stop/Smer 10.01 EXT1 STRT/STP/SMR DI1,2 10.02 EXT1 STRT/STP/SMR NEVYUZITE 10.03 REF Smeru DOPRAVA 10.04 EXT 1 STRT PTR 0 10.05 EXT 2 STRT PTR 0 10.06 VYBER JOG OTACKY NEVYUZITE 10.07 RIADENIE CEZ SIET 0 10.08 REFERENCIE PO SIETI 0 11 Zadanie referencie 11.01 REF Z PANELU REF1(ot/min) 11.02 VYBER EXT1/EXT2 EXT1 11.03 VYBER EXT REF1 AI1 11.04 EXT REF1 MINIMUM 0 ot/min 11.05 EXT REF1 MAXIMUM 1500 ot/min 11.06 VYBER EXT REF2 PANEL 11.07 EXT REF2 MINIMUM 0% 11.08 EXT REF2 MAXIMUM 100% 11.09 EXT 1/2 VYB PTR 0 11.10 EXT 1 REF PTR 0 11.11 EXT 2 REF PTR 0 12 Konštantné otáčky 12.01 VYBER KONST OT DI5,6 12.02 KONST OTACKY 1 300 ot/min 12.03 KONST OTACKY 2 600 ot/min 12.04 KONST OTACKY 3 900 ot/min 12.05 KONST OTACKY 4 300 ot/min 12.06 KONST OTACKY 5 0 ot/min 12.07 KONST OTACKY 6 0 ot/min 12.08 KONST OTACKY 7 0 ot/min 12.09 KONST OTACKY 8 0 ot/min 12.10 KONST OTACKY 9 0 ot/min 12.11 KONST OTACKY 10 0 ot/min 12.12 KONST OTACKY 11 0 ot/min 12.13 KONST OTACKY 12 0 ot/min 42

12.14 KONST OTACKY 13 0 ot/min 12.15 KONST OTACKY 14 0 ot/min 12.16 KONST OTACKY 15 0 ot/min 13 Analógové výstupy 13.01 MINIMUM AI1 0 V 13.02 MAXIMUM AI1 10 V 13.03 MERITKO AI1 100% 13.04 FILTER AI1 0.10 s 13.05 NEGACIA AI1 NE 13.06 MINIMUM AI2 0 ma 13.07 MAXIMUM AI2 20 ma 13.08 MERITKO AI2 100% 13.09 FILTER AI2 0.10 s 13.10 NEGACIA AI2 NE 13.11 MINIMUM AI3 0 ma 13.12 MAXIMUM AI3 20 ma 13.13 MERITKO AI3 100% 13.14 FILTER AI3 0.10 s 13.15 NEGACIA AI3 NE 13.16 MINIMUM AI5 0 ma 13.17 MAXIMUM AI5 20 ma 13.18 MERITKO AI5 100% 13.19 FILTER AI5 0.10 s 13.20 NEGACIA AI5 NE 13.21 MINIMUM AI6 0 ma 13.22 MAXIMUM AI6 20 ma 13.23 MERITKO AI6 100% 13.24 FILTER AI6 0.10 s 13.25 NEGACIA AI6 NE 14 Reléové výstupy 14.01 VYSTUP RELE RO1 PRIPRAVEN 14.02 VYSTUP RELE RO2 CHOD 14.03 VYSTUP RELE RO3 PORUCHA(- 14.04 RO1 ZAP ZAOSTANIE 0.0 s 14.05 RO1 VYP ZAOSTANIE 0.0 s 14.06 RO2 ZAP ZAOSTANIE 0.0 s 14.07 RO2 VYP ZAOSTANIE 0.0 s 14.08 RO3 ZAP ZAOSTANIE 0.0 s 14.09 RO3 VYP ZAOSTANIE 0.0 s 14.10 DIO MOD1 RO1 PRIPRAVENY 14.11 DIO MOD1 RO2 CHOD 14.12 DIO MOD2 RO1 PORUCHA 14.13 DIO MOD2 RO2 VAROVANIE 14.14 DIO MOD3 RO1 VYBER REF 14.15 DIO MOD3 RO2 DOSIAHNUTE 14.16 RO PTR1 0 43

14.17 RO PTR2 0 14.18 RO PTR3 0 14.19 RO PTR4 0 14.20 RO PTR5 0 14.21 RO PTR6 0 14.22 RO PTR7 0 14.23 RO PTR8 0 14.24 RO PTR9 0 15 Analógové výstupy 15.01 ANALOG VYSTUP1 OTACKY 15.02 NEGACIA AO1 NE 15.03 MINIMUM AO1 0 ma 15.04 FILTER AO1 0.10 s 15.05 MERITKO AO1 100% 15.06 ANALOG VYSTUP2 PRUD 15.07 NEGACIA AO2 NE 15.08 MINIMUM AO2 0 ma 15.09 FILTER AO2 2.00 s 15.10 MERITKO AO2 100% 15.11 AO1 PTR 0 15.12 AO2 PTR 0 16 Systémové RID vstupy 16.01 CHOD POVOLENY ANO 16.02 ZAMOK PARAMETROV ODOMKNUTE 16.03 KOD ZAMKNUTIA 0 16.04 VYBER RESET POR NEVYUZITE 16.05 ZMENA UZIV MAKRA NEVYUZITE 16.06 MIESTNY ZAMOK NIE 16.07 PARAMETRE ULOZ VYKONAT 16.08 CHOD POV PTR 0 16.09 NAPAJ RID DOSKY VNUTORNE 20 Limity 20.01 MINIMAL OTACKY (vypočítané) 20.02 MAXIMAL OTACKY (vypočítané) 20.03 MAXIMAL PRUD podľa typu 20.04 MOMENT MAX LIM1 300% 20.05 KONTROLA PREPETIA ON 20.06 KONTROLA PODPETIA ON 20.07 MINIMAL FREKV - 50 Hz 20.08 MAXIMAL FREKV 50 Hz 20.11 P MOTORIC LIM 300% 20.12 P GENERATORIC LIM -300% 20.13 MIN MOM VYB NEG MAX MOM 20.14 MAX MOM VYB MAX LIM1 20.15 MOM MIN LIM1 0.0% 20.16 MOM MIN LIM2 0.0% 44

20.17 MOM MAX LIM2 300.0% 20.18 MOM MIN PTR 0 20.19 MOM MAX PTR 0 20.20 MIN AI MERITKO 0% 20.21 MAX AI MERITKO 300% 21 Štart/ Stop 21.01 FUNKCIA START AUTO 21.02 CAS KONST MAGN 500.0 ms 21.03 FUNKCIA STOP VOLNY DOBEH 21.04 DC PRIDRZANIA NIE 21.05 OT DC PRIDRZANIA 5 ot/min 21.06 PRUD DC PRIDRZ 30% 21.07 FCE CHOD POVOLEN STOP DOBEH 21.08 SKALAR LETMYSTART NIE 21.09 FCE START INTRL VYP2 STOP 21.10 ONESKORENIE NUL OTAC 0.5 s 22 Zrýchlenie/Spomalenie 22.01 VYBER ZR/ZP DI4 22.02 DOBA ZRYCH 1 3,00 s 22.03 DOBA ZPOMAL 1 3,00 s 22.04 DOBA ZRYCH 2 60.00 22.05 DOBA ZPOMAL 2 60.00 22.06 TVAR ZR/ZP RAMPY 0.00 s 22.07 CAS EM STOP RAMPY 3,00 s 22.08 ZRYCH PTR 0 22.09 ZPOM PTR 0 23 Riadenie otáčok 23.01 ZISK 10 23.02 INTEGRACNI CAS 2.50 s 23.03 DERIVACNI CAS 0.0 ms 23.04 KOMPENZACE ZRYCH 0.0 ms 23.05 ZISK SKLUZU MOT 100.0% 23.06 AUTO LADENI NIE 24 Riadenie momentu 24.01 RAMPA NARUSTU MOM 24.02 RAMPA POKLESU MOM 25 Kritické otáčky 25.01 VYBER KRIT OTACOK NIE 25.02 KRIT OT 1 NIZKE 0 ot/min 25.03 KRIT OT 1 VYSOKE 0 ot/min 25.04 KRIT OT 2 NIZKE 0 ot/min 25.05 KRIT OT 2 VYSOKE 0 ot/min 25.06 KRIT OT 3 NIZKE 0 ot/min 25.07 KRIT OT 3 VYSOKE 0 ot/min 26 Riadenie motora 26.01 OPTIMALIZACIA TOKU NIE 45