UFS15 22 40 110 podr cznik

Tài liệu PLC

Electronics & Automation

UFS 15-22-40-110

Układy hamowania

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

5 PODŁĄCZANIE 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

9 PODŁĄCZENIE KILKU UKŁADÓW HAMUJĄCYCH DO JEDNEJ PRZETWORNICY CZĘSTOTLIWOŚCI 18

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

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

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

×

×

gdzie: P - moc w watach, ω - prędkość obrotowa w rad/s, th czas hamowania w sekundach, J – całkowity moment bezwładności w kg*m2 , 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

1

*

t

t P

PSR =

2

1

*

t

t I Ieff = 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 = Pr* 0 , 8

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

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

40 Ω

UFS22 RUFC22 1 szt x 24Ω

2000W

24 Ω

UFS40 RUFC40 2 szt x 6,8Ω

2000W

13,6 Ω

UFS110 RUFC110 4 szt x 6,8Ω

2000W

6,8 Ω

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

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, mm Model

UFS15,22,40

UFS15J,22J,40J

4.2 Zaciski podłączeniowe

• UFS15,UFS22,USS40,UFS15J,UFS22J,UFS40J

Zaciski 2,5mm2

3 = Zacisk wspólny przekaźnika termicznego

4 = NO Normalnie otwarty styk termiczny

5 = NC Normalnie zwarty styk termiczny

Zaciski 6 mm2

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 16mm2

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

5 PODŁĄCZANIE

5.1 Sposób podłączania UFSxx/UFSxxJ

N

M1-1 M1-2

P1

F

PRZET-

WORNICA

L1 L2 L3

P N

UFSxx

M

STOP

START K1

Do zasilania

pomocniczego

K1

K1

MR-UFS

96

97 95

98

4

+

-UWAGA: w modelu UFS-110

zaciski przekaźnika termicznego

nie są wyprowadzone na listwę

zaciskową, lecz są dostępne po

zdjęciu pokrywy

+

-7 6 1

RF Rezystor hamuj ący

Termostat

wewnętrzny

Zabezpieczenie termiczne

Rys 4.1 Typowy schemat połączeń UFS

UWAGA: Połączenia pomiędzy zaciskami + (P), - (N) przetwornicy i P, N układu hamującego oraz

pomiędzy P1, F i opornikiem hamującym RF muszą być wykonane skręconą parą przewodów o

6 DANE TECHNICZNE I PARAMETRY

6.1 Ogólne dane techniczne

• Dokładność progu napięcia hamowania: 0,8%

• Histereza: 15V

• Temperatura otoczenia: 0°C ÷ 50°C

• Maksymalny czas hamowania: 10 s

• Stopień ochrony: IP20

• Zabezpieczenie termiczne z ręcznym lub automatycznym resetem

6.2 Dane wersji UFSxx

• Napięcie zasilania 450VDC÷650VDC

• Maksymalne 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

Stosowany opornik hamujący musi posiadać bardzo wysoką przeciążalność chwilową (20:1)

UWAGA:

1 Podane wartości minimalne oporności są odpowiednie dla układu z fabrycznie nastawioną wartością progu hamowania (745 V)

2 Układy UFS nie są zabezpieczone przed zwarciem ani krótkotrwałym przeciążeniem, więc nieprawidłowy dobór opornika może doprowadzić do poważnego 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

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 z pominięciem przekaźnika termicznego (wewnętrznego lub zewnętrznego) i praca ciągła układu hamującego W takim trybie dopuszczalny jest ciągły pobór prądu o wartości nie większej, niż IC W związku z tym konieczne jest zastosowanie

zewnętrznego opornika hamującego o oporności nie wyższej, niż podana w poniższej tabeli:

Model Oporność przy pracy ciągłej IC (A)

UWAGA:

1 Podane wartości minimalne oporności są odpowiednie w przypadku fabrycznego

ustawienia progu hamowania (SW-4 =ON, tj U=745V) Przy wyższym napięciu

hamowania konieczne jest odpowiednie podwyższenie oporności tak, by nie przekraczać wartości prądu IC.

2 Układy UFS nie są zabezpieczone przed zwarciem ani krótkotrwałym przeciążeniem, więc nieprawidłowy dobór opornika może doprowadzić do poważnego uszkodzenia układu

Odłączenie wewnętrznego przekaźnika termicznego w układach UFS wymaga zmian w

połączeniach tego przekaźnika Zaciski przekaźnika muszą być zwarte przewodem o przekroju nie mniejszym, niż istniejące połączenia Oporniki zewnętrzne muszą być zabezpieczone

bezpiecznikami lub wyłącznikami automatycznymi, odpowiednimi dla stosowanego rezystora i wartości prądu IC

7 DOBÓR TERMICZNY SZAFY LUB OBUDOWY.

W końcowym stadium hamowania rezystor hamujący RF może nagrzewać się do bardzo wysokiej temperatury (max 450°C) Należy go umieścić w bezpiecznym otoczeniu, z dala od urządzeń wrażliwych na ciepło Energia, wytracana w oporniku wynosi:

t P

E = max ×

E = energia w dżulach,

Pmax = moc w watach,

t = czas w sekundach

Przypomnijmy, że 1kcal = 4187 J, lub 1,16*10E-3kWh (1kWh = 860kcal)

Wartość ta musi być brana pod uwagę przy obliczaniu wydzielanego ciepła i wentylacji szafy montażowej Można przyjąć, że średnia moc w cyklu pracy równa jest mocy maksymalnej

rezystora, określonej w tabeli dla wersji standardowej

Niezbędna wentylacja określana jest przez:

T

=

°

* 50

∆ Q=przepływ w m3 /h,

P= moc w kW,

∆T°=spadek temperatury między wnętrzem szafy i otoczeniem (zazwyczaj 3÷5°C)