FAQ #1 - Ogólne pytania i odpowiedzi na temat przemienników częstotliwości (falowników)

11.05.2021 Informacje produktowe / Sterowanie i akwizycja danych
FAQ #1 - Ogólne pytania i odpowiedzi na temat przemienników częstotliwości (falowników)
Wizerunek autora
Paulina Łapińska
Producent: UNITRONICS
  • Zakłady przemysłowe
  • Woda i ścieki

Poniżej znajdują się najczęsciej zadawanie pytania i odpowiedzi na temat przemienników częstotliwości Unitronics związane głównie z budową, połączeniem, funkcjami dostępnymi w falowniku. Część 2 Q&A dotyczy konfiguracji przemiennika częstotliwości Unitronics link.

Jeśli nie znalazłeś odpowiedzi na pytanie jakie Cię interesuje skontaktuj się z doradcami Unitronics meilowo pod adresem sterowniki@elmark.com.pl

Spis treści

Powrót do Akademii falowników Unitronics

1. Co to falownik?

Falownik jest to urządzenie elektryczne, które zamienia prąd stały DC na prąd zmienny AC o regulowanej częstotliwości wyjściowej.  

2. Co to przemiennik częstotliwości?

Przemiennik częstotliwości jest to urządzenie elektroniczne, które pozwala na regulację prędkości obrotowej silników przy pomocy zmiany częstotliwości prądu przemiennego.  

3. Jak z zewnątrz zbudowany jest przemiennik częstotliwości?

Budowa zewnętrzna przemiennika częstotliwości

4. Jak wygląda schemat budowy wewnętrznej przemiennika częstotliwości?

Schemat budowy wewnętrznej przemiennika częstotliwości

5. Jak połączyć przemiennik częstotliwości z silnikiem elektrycznym?

Przewody zasilające przemiennik częstotliwości podłączamy do wejść L, N w przypadku falownika jednofazowego lub do zacisków R, S, T w przypadku falowników trójfazowych.

Do zacisków U, V, W podłączamy przewody zasilające silnik elektryczny. Więcej o połączeniu w artykule link.

Poprawne połączenie zasilania i silnika do falownika

6. Jakie są rodzaje przemienników częstotliwości?

Przemienniki częstotliwości dzielimy głównie ze względu na rodzaj napięcia zasilania. Będą to:

  • Falownik zasilany jednofazowo napięciem 230V;
  • Falownik zasilany trójfazowo napięciem 400V.

Można się spotkać jeszcze z podziałem ze względu na metodę sterowania: skalarną lub wektorową.

7. Czy przemiennik trójfazowy mogę zasilić jednofazowo?

Nie. W momencie podłączenia zasilania jednofazowego do falownika trójfazowego pokaże się błąd zbyt niskiego napięcia na szynie DC.

8. Czy przemiennik jednofazowy mogę zasilić trójfazowo?

Nie. Będzie to grozić trwałym uszkodzeniem przemiennika częstotliwości.

9. Co to jest prędkość JOG?

Prędkość JOG lub inaczej prędkość serwisowa lub prędkość bazowania jest to prędkość o najwyższym priorytecie w przemienniku częstotliwości. Jeśli zostanie ona wyzwolona to nadpisze wszystkie inne źródła. Wartość tej prędkości jest stała i można ją ustawić w falowniku. Prędkość JOG wywołuje się poprzez wejścia cyfrowe, przyciski na panelu falownika lub przesłanie odpowiedniej komendy po Modbusie.

10. Co to są wejścia STO w przemienniku częstotliwości?

STO (Safe Torque Off) czyli Bezpieczne Wyłączenie Momentu jest to funkcja bezpieczeństwa w przemienniku częstotliwości. Funkcja ta jest domyślnie aktywna, a wejścia ją obsługujące to +24V, H1 oraz H2. Zerwanie połączenia pomiędzy jednym z obwodów H1 lub H2 spowoduje natychmiastowe zatrzymanie pracy silnika i falownika.

11. Jak wygląda prawidłowa kolejność podłączania zacisków siłowych do przemiennika częstotliwości?

  1. Podłącz przewód uziemiający bezpośrednio do zacisku PE przemiennika częstotliwości, a następnie podłącz przewód zasilający przemiennik. W przypadku zasilania jednofazowego będą to zacisku L i N. Dla zasilania trójfazowego zacisku R, S, T. Po dokręceniu sprawdź czy przewody nie wypadają z zacisków.
  2. Podłącz przewód uziemiający pochodzący od silnika do zacisku PE przemiennika, a następnie podłącz kable zasilające silnik trójfazowy U, V, W. Również tutaj sprawdź, czy przewody nie wypadają z zacisków.
  3. Podłącz rezystor hamowania (jeśli używasz go w swojej aplikacji) do odpowiednich zacisków.
  4. Sprawdź poprawność połączenia zacisków. Jeśli masz możliwość zainstaluj wszystkie przewody na zewnątrz przemiennika.

12. Jak wygląda wewnętrzny schemat połączeń obwodu sterowania w falowniku Unitronics?

Schemat połączeń obwodu sterowania falownika Unitronics został przedstawiony na zdjęciu poniżej:

Schemat połączeń obwodu sterowniczego

Więcej informacji o obwodzie sterowania w artykule link.

13. Jak sterować wejściami falownika w trybie NPN z zasilaczem wbudowanym w falownik?

Domyślne ustawienie zworki pomiędzy zaciskami PW, a +24V sprawia, że sterowanie domyślne wejść cyfrowych odbywa się w trybie NPN.

Sterowanie w trybie NPN z wykorzystaniem wewnętrznego zasilacza

14. Jak sterować wejściami falownika w trybie NPN z zewnętrznym zasilaczem?

Wyjęcie zworki z zacisków PW, a +24V spowoduje, że na wejściach cyfrowych nie będzie żadnego potencjału. Dopiero po podłączeniu z zewnętrznego zasilacza napięcia +24V do zacisku wspólnego PW spowoduje pojawienie się potencjału dodatniego na wejściach cyfrowych.

Sterowanie w trybie NPN z zewnętrznym zasilaczem

15. Jak sterować wejściami cyfrowymi w trybie PNP z zasilaczem wbudowanym w falownik?

Jeśli zworka zostanie umieszczona pomiędzy zaciskami COM, a PW na wszystkich wejściach cyfrowych falownika pojawi się niski potencjał.

Sterowanie w trybie PNP z wewnętrznym zasilaczem

16. Jak sterować wejściami cyfrowymi w trybie PNP z zewnętrznym zasilaczem?

Wyjęcie zworki z zacisków PW, a +24V spowoduje, że na wejściach cyfrowych nie będzie żadnego potencjału. Dopiero po podłączeniu z zewnętrznego zasilacza napięcia 0V do zacisku wspólnego PW spowoduje pojawienie się potencjału niskiego na wejściach cyfrowych.

Sterowanie w trybie PNP z zewnętrznym zasilaczem

17. Jakie są sposoby hamowania silnika przy pomocy przemiennika częstotliwości?

Istnieją 4 możliwe sposoby hamowania silnikiem przy pomocy przemiennika częstotliwości:

  • Hamowanie rampą czasową;
  • Hamowanie wolnym wybiegiem;
  • Hamowanie DC/Hamowanie dynamiczne;
  • Hamowanie strumieniem.

18. Na czym polega hamowanie rampą?

Domyślne ustawienie hamowania w większości przemienników częstotliwości. Jest to hamowanie rampą czasową, czyli po zadaniu sygnału STOP falownik zmniejsza częstotliwość wyjściową od aktualnej częstotliwości do 0Hz. Po osiągnięciu wartości 0 falownik przechodzi dopiero w stan stop. Na ten rodzaj hamowania należy uważać, ponieważ silnik staje się prądnicą i zaczyna ładować kondensatory na przemienniku. Może pojawić się błąd w momencie zbyt wysokiego wzrostu napięcia na kondensatorach przemiennika. 

19. Na czym polega hamowanie wolnym wybiegiem?

Ten sposób hamowania polega na tym, że falownik w momencie otrzymania sygnału STOP odcina napięcie zasilające silnik. Po tym silnik będzie hamował swoją bezwładnością obciążenia i siłą oporu. Dana metoda jest przydatna w momencie, gdy falownik wskazuje na błędy pracy generatorowej silnika.  Zastosowanie swoje znajdzie wszędzie tam, gdzie nie jest wymagany określony czas hamowania, np.: pompy, wentylatory.  

20. Na czym polega hamowanie DC/hamowanie dynamiczne?

Hamowanie prądem stałym (DC) lub hamowanie dynamiczne polega na wprowadzeniu prądu stałego do uzwojenia silnika. Zaprogramowanie tego typu hamowania zapewnia szybkie zahamowanie wału silnika bez konieczności wykorzystania zewnętrznych rezystorów hamowania. Wprowadzenie prądu stałego do silnika skutkuje tym, że powstanie w nim nieruchome pole magnetyczne, co powoduje indukcję siły elektromotorycznej, która jest wprost proporcjonalna do prędkości obrotowej silnika. Dzięki temu w obwodzie silnika popłynie prąd wytwarzający moment hamujący, który zmniejszy prędkość obrotową wału silnika do zera.

Przy tej metodzie należy uważać z ustawianiem parametrów. Hamowanie dynamiczne bardzo mocno nagrzewa silnik i można go łatwo spalić. Również ostrożność należy zachować przy hamowaniu aplikacjami posiadającymi dużą bezwładność. Podczas ustawiania ustawiamy procentowo wartość prądu znamionowego falownika, więc należy uważać z wartością prądu, bo to od niej zależy moment hamujący (im wyższa wartość prądu hamującego tym wyższy moment hamujący).

21. Na czym polega hamowanie strumieniem?

Metoda hamowania poprzez zmianę strumienia magnetycznego pozwala na bardzo szybkie zatrzymanie silnika (najszybsze ze wszystkich wcześniej wymienionych metod). Zwiększając strumień w silniku robimy z niego „rezystor hamowania”. Skutkiem takiego hamowania jest wydzielenie bardzo dużej ilości ciepła, co może skutkować uszkodzeniem silnika, a nawet jego spaleniem. Ta metoda powinna być używana w ostateczności lub jako hamowanie awaryjne.

22. Co to jest lotny start/ funkcja lotnego startu?

Lotny start umożliwia uruchomienie falownika podczas już obracającego się silnika. Lotny start wykrywa częstotliwość obrotów już obracającego się silnika i dopasowuje się do tej częstotliwości. Dzięki temu po krótkotrwałym zaniku zasilana na falowniku nie musimy czekać na wyhamowanie masy na wale silnika o dużej bezwładności (czas zatrzymania np. wentylatora będzie bardzo długi). Funkcja lotnego startu jest dostępna w przemiennikach częstotliwości Unitronics o mocy wyższej lub równej 4kW. Ustawiana jest w parametrze P01.00.

23. Kiedy jest możliwe połączenie kilku silników do jednego falownika?

W niektórych przypadkach możliwe jest połączenie kilku silników do jednego falownika. Należy jednak pamiętać o kilku bardzo istotnych punktach, na które trzeba zwracać uwagę przy takim połączeniu:

  1. Prędkość obrotowa każdego z silników będzie taka sama;
  2. Jeżeli awarii ulegnie jeden z silników danej sieci to wszystkie muszą zostać zatrzymane.
  3. Moc przemiennika częstotliwości (oraz prąd) musi być sumą mocy (prądu) wszystkich silników podpiętych pod falownik. Tak jak przy doborze falownika zwracamy uwagę na prąd tak i przy podłączaniu kilku silników;
  4. Rodzaj sterowania należy wybrać jako skalarne;
  5. Moce silników elektrycznych powinny być zbliżone do siebie;
  6. Wszystkie czynności związane z podłączaniem/odłączaniem silników powinny być wykonywane na wyłączonym zasilaniu.

24. Jak połączyć falowniki po wspólnej szynie DC?

Przemienniki częstotliwości można łączyć po wspólnej szynie DC. W przypadku falowników Unitronics można to robić dla wszystkich modeli od mocy 4kW.

Jeden przemiennik częstotliwości musi zostać połączony do sieci, a następne poprzez wyjścia szyny DC podłączamy następne przemienniki. Schemat prezentuje się następująco:

Połączenie falowników po wspólnej szynie DC

Wygląd wejść szyny DC:

Zaciski przemiennika częstotliwości do podłączenia rezystora

Takie rozwiązanie pozwala na wykorzystanie energii pochodzącej z hamowania. Dzieje się tak dlatego, że silnik podczas hamowania staje się generatorem prądu i oddaje energię do falownika właśnie na szynę DC (kondensatory). Poprzez wykorzystanie tej energii możemy zasilić inny silnik zamiast tracić ją np. na rezystorze.

25. Jakie wymiary przewodów i moment ich dokręcania powinien zostać zastosowany do falowników Unitronics?

Rekomendowane rozmiary przewodów oraz moment dokręcenia dla danego modelu przemiennika częstotliwości Unitronics został przedstawiony w tabeli poniżej.

Tabela doboru przewodów do przemiennika częstotliwości

26. Jak skomunikować przemiennik częstotliwości ze sterownikiem PLC?

Komunikacja z przemiennikiem częstotliwości Unitronics odbywa się za pomocą protokołu komunikacyjnego MODBUS. Instrukcja skomunikowania falownika ze sterownikiem PLC jest dostępna pod linkiem link.

27. Co to jest autotuning falownika?

Funkcja wbudowana w falownik, która rozpoznaje parametry znamionowe silnika elektrycznego i oblicza resztę nieznanych parametrów. Służy ona przede wszystkim do stworzenia modelu matematycznego silnika, aby osiągnąć maksymalną dokładność sterowania i wydajność silnika.  

Aby wykonać autotuning silnika należy prowadzić parametry znamionowe silnika, czyli: moc, napięcie zasilania, prąd znamionowy, częstotliwość, prędkość obrotowa. Falownik podczas autotiuningu sprawdzi poprawność wpowadzenia tych danych podczas badania i obliczy inne parametry np. rezystancję uzwojeń silnika aby poprawić dokładność sterowania silnikiem. 

28. Czy falownik Unitronics mogę użyć do instalacji fotowoltaicznej?

Nie. Falowniki Unitronics służą do sterowania trójfazowymi silnikami asynchronicznymi.

29. Na czym polega praca generatorowa silnika?

Praca generatorowa silnika elektrycznego polega na generowaniu napięcia przez silnik elektryczny. Przykładową sytuacją takiego zjawiska może być hamowanie masy o dużej bezwładności sprzężoną z wałem silnika. Takie zdarzenie sprawia, że wygenerowane napięcie na silniku wraca przewodami do przemiennika częstotliwości i odkłada się na szynie DC. Po przekroczeniu zaprogramowanego maksymalnego napięcia w obwodzie pośrednim falownik odetnie wyjścia siłowe połączone z silnikiem, aby uchronić kondensatory przed zniszczeniem.

30. Na czym polega połączenie silnika w gwiazdę lub w trójkąt?

Połączenie gwiazda lub trójkąt to nic innego jak sposób połączenia uzwojeń silnika elektrycznego. Na poniższym rysunku po lewej stronie znajduje się połączenie w gwiazdę, a po prawej połączenie w trójkąt.

Połączenie uzwojeń gwiazda-trójkąt

Fizyczne połączenie w silniku będzie wyglądać następująco:

Połączenie zacisków silnika w gwiazdę i w trójkąt

31. Do czego służy rezystor hamowania podłączony do falownika?

Rezystor hamowania podłączony do falownika odbiera energię wytworzoną podczas pracy generatorowej silnika elektrycznego. Dzięki temu napięcie nie zbiera się na szynie DC w obwodzie pośrednim, a zostaje odebrane właśnie przez rezystor hamowania. Taki zabieg zabezpiecza falownik przed uszkodzeniem.

32. Jakie są sposoby rozruchu silników elektrycznych?

Do najpopularniejszych metod rozruchu silników elektrycznych zaliczamy:

  • Rozruch bezpośredni;
  • Rozruch gwiazda-trójkąt;
  • Rozruch z sofstarterem;
  • Rozruch z przemiennikiem częstotliwości.

33. Jakie zalety posiada rozruch z przemiennikiem częstotliwości?

Największe zalety rozruchu silnika przy pomocy przemiennika częstotliwości to:

  • Zmniejszenie kosztów eksploatacji;
  • Oszczędność energii;
  • Optymalizacja procesu;
  • Pełna diagnostyka silnika;
  • Wybór charakterystyki rozruchu;
  • Komunikacja z innymi urządzeniami w sieci;
  • Szybka konfiguracja;
  • Sterowanie silnikami różnego rodzaju.

34. Jakie parametry są istotne przy doborze przemiennika częstotliwości?

Najważniejszym parametrem przy doborze falownika do silnika elektrycznego jest wartość prądu. Prąd znamionowy silnika elektrycznego nie może być wyższy niż znamionowy prąd wyjściowy przemiennika częstotliwości.

Kolejnym ważnym parametrem jest moc. Wartość mocy znamionowej silnika elektrycznego nie może przekraczać wartości znamionowej mocy falownika.

35. W jakich temperaturach mogą pracować falowniki Unitronics?

Zakres temperatury otoczenia w jakiej może pracować falownik Unitronics to -10°C do 50°C. Należy tylko pamiętać o tym, że dla temperatury od 40°C na każdy dodatkowy 1°C moc falownika należy zmniejszyć o 1%.

36. Do jakich wysokości nad poziomem morza może zostać zainstalowany falownik Unitronics?

Falownik Unitronics może pracować poniżej 1000m n.p.m. Każde dodatkowe 100m powyżej tej wysokości powoduje spadek mocy falownika o 1%.

37. W jaki sposób jest chłodzony falownik Unitronics?

Falowniki Unitronics mają wbudowany wewnętrzny wentylator. Jeśli temperatura otoczenia jest wyższa niż zakres temperatury środowiska pracy należy zainstalować odpowiednie urządzenie chłodzące otoczenie falownika.

38. Jaki standard ochrony IP posiadają falowniki Unitronics?

Falowniki firmy Unitronics posiadają ochronę IP20 - ochrona przed obiektami większymi niż 12,5mm  (przykładowe dotknięcie palcem) oraz brak ochrony przed dostaniem się wody do wnętrza.

39. Czy możliwe jest wyprowadzenie samego panelu sterowania z falownika Unitronics?

Falowniki od mocy 4kW posiadają odłączany panel sterowania, który po podłączeniu przewodu można oddalić od falownik i umieścić np. na drzwiach szafy sterowniczej. Do falowników o mocy mniejszej lub równej 2.2kW można zakupić dodatkowy panel sterowania, który następnie należy podłączyć do falownika i sterować nim.

40. Instalacja filtru C3 w przemienniku częstotliwości Unitronics

Krok 1 – Zdejmij przednią pokrywę falownika i zamocuj filtr C3 na pokrywie za pomocą śrub.

Instalacja filtru C3 - krok 1

Krok 2 - Podłącz kable filtra C3 (L, N, GND) lub (R, S, T, GND) równolegle do kabli wejściowych falownika i uziemienia.

Instalacja filtru C3 - krok 2

Krok 3 - Zamontuj z powrotem pokrywę przednią przemiennika częstotliwości z już zamocowanym filtrem C3

Instalacja filtru C3 - krok 3

41. Zabezpieczenie prądowe przemiennika częstotliwości

Co to jest znamionowy prąd zwarcia (SCCR)

Znamionowy prąd zwarciowy (ang. SCCR – Short-Circuit Current Rating) jest to maksymalny prąd skuteczny, który przemiennik może wytrzymać przy użyciu zabezpieczenia nadprądowego, takiego jak wyłącznik automatyczny lub bezpiecznik. SCCR ma zastosowanie dla pojedynczych urządzeń jak i dla całych systemów.

Maksymalne dopuszczalne wartości dla bezpieczników przy poziomach prądu zwarciowego 100 kA i 200 kA

Maksymalne wartości dla bezpieczników

Tabela zalecanych bezpieczników, wyłączników i styczników w zależności od modelu

Tabela zalecanych bezpieczników do falownika

 

42. Jaka jest maksymalna długość przewodu między falownikiem Unitronics a silnikiem elektrycznym?

Długości przewodów są uzależnione od trzech czynników:

  • ekranowania przewodu lub jego braku;
  • zastosowania dławika silnikowego;
  • mocy znamionowej przemiennika.

Długości przewodów zostały przedstawione w tabeli poniżej:

Tabela długości przewodów między falownikiem a silnikiem

Powrót do Akademii falowników Unitronics