Zasada działania falownika średniego napięcia na przykładzie SIMOVERT ML2 oraz SIMOVERT VC

Transkrypt

1 Automation and Seminarium Koła SEP przy Mittal Steel Kraków Zasada działania falownika średniego napięcia na przykładzie SIMOVERT ML2 oraz SIMOVERT VC Piotr Jaszczak Jarosław Krzywiński 1

2 Automation and Seminarium Koła SEP przy Mittal Steel Kraków Program Powitanie Przegląd przekształtników SD/LD firmy Siemens Zasada działania i funkcjonalność falowników ŚN Przerwa Omówienie rodziny Simovert Masterdrive Przerwa Komunikacja z przetwornicami, uwagi dla służb utrzymania ruchu (Dyskusja) Zapraszamy na obiad 2

3 GG-Kennung oder Produktname Automation and Wyzwolić nowe siły, które wprawiają wszystko w ruch MICROMASTER Standardowe przekształtniki AC o dużych możliwościach

4 MICROMASTER 420 Uniwersalny dla każdego wymagania Sterowanie U/f z charakterystyką liniową i kwadratową Regulacja prądu strumienia (FCC) dla lepszej dynamiki sterowania Kompensacja poślizgu Lotny start Automatyczny ponowny rozruch po zaniku zasilania Opcjonalny moduł komunikacji dla PROFIBUS DP, DeviceNet i CANopen Przełączalny priorytet sterowania lokalne/zdalne Ochrona termiczna silnika I 2 t Ochrona przed zwarciem i doziemieniem Moc Napięcie Typ sterowania Automation and 0,12 kw 11 kw V ± 10% (1/3AC) 3AC V ± 10% FCC, U/f 4

5 MICROMASTER 430 Specjalista dla pomp i wentylatorów Sterowanie U/f z regulacją strumienia (FCC) dla optymalnej pracy silnika Lotny start i automatyczne ponowne załączenie Tryb oszczędzania energii (łącznie z wyłączeniem silnika przy biegu jał.) Stopniowanie silników (załączanie i wył. silników np. w kaskadzie pomp) Kontrola momentu obciążenia (wykrywa suchobieg pomp) Hamowanie mieszane dla szybkiego i kontrolowanego zatrzymywania Możliwość przyłączenia dla PROFIBUS DP, DeviceNet i CANopen Wolne bloki funkcyjne dla operacji logicznych i arytmetycznych Moc Automation and 7,5 kw 250 kw Napięcie 3AC V ± 10% Typ sterowania U/f, FCC 5

6 Automation and MICROMASTER 430 Dodatkowe funkcje sterowania pompami Mains Sieć Inverter Przekształtnik Pressure Czujnik ciśnienia Sensor Startery Motor Starters silnikowe To Inverter PID Input Do wejścia PID przekształtnika Sterowanie kilkoma silnikami: Sterowanie dodatkowymi napędami dla systemów kaskadowych (np. systemy rozdziału wody, dmuchawy wież chłodniczych) Funkcja: Umożliwia wysterowanie do trzech dodatkowych starterów silnikowych przez przekaźniki wyjściowe na bazie regulacji PID 6

7 MICROMASTER 440 Wszechstronny i elastyczny Sterowanie wektorowe o wysokiej dokładności Wektorowa regulacja momentu Zintegrowany chopper hamowania (dla wielk. obudowy A - F) Współpraca z enkoderami HTL i TTL Buforowanie kinetyczne Szybkie i dokładne wejścia/wyjścia Możliwość przyłączenia dla PROFIBUS DP, DeviceNet i CANopen Wolne bloki funkcyjne dla operacji logicznych i arytmetycznych Trzy przełączalne zestawy danych rozkazowych i napędowych Wysoka przeciążalność (150% przez 60s lub 200% przez 3 s) Wysokiej jakości regulator PID dla sterowania procesem Moc Napięcie Typ sterowania Automation and 0,12 kw 250 kw V ± 10% (1/3AC) 3AC V ± 10% 3AC V ± 10% VC, SLVC, FCC, U/f 7

8 Automation and GG-Kennung oder Produktname SINAMICS Nowa rodzina przekształtników

9 ... dla każdego zakresu mocy Automation and Przegląd przemienników serii SINAMICS SINAMICS SINAMICS G110 MM4 S120 G130 / S120 G150 / S kw 250 kw 1 MW GM / SM / GL 100 MW... dla każdej aplikacji SINAMICS SINAMICS G110 MM4 Proste napędy G130 G150 S150 Zaawansowane układy jednonapędowe S120 Zaawansowane systemy wielonapędowe 9

10 SINAMICS G110 Mała moc duże możliwości SINAMICS G110 Napięcie zasilania 1AC 200V do 240V Automation and Zakres mocy 0,12 do 3 kw w trzech wielkościach A, B i C Trójfazowe napięcie wyjściowe Stopień ochrony IP

11 SINAMICS S120 (urządzenia do zabudowy/moduły szafowe) V V 110 kw do 800 kw 75 kw do 1200 kw Automation and Poł. równoległe do ok. 3 MW do ok. 4,5 MW Urz. do zab. Basic Line Module Active Interface Module Active Line Module Moduł szafowy (2Q) bez zwrotu (4Q) ze zwrotem Napędy jedno- i wielosilnikowe ze zwrotem lub bez zwrotu energii 11

12 Automation and SINAMICS S150 (urządzenie szafowe) V 110 kw do 800 kw V 75 kw do 1500 kw Napędy pojedyncze ze zwrotem energii do sieci 12

13 SINAMICS G150/G130 Aplikacje napędowe dużej mocy Automation and Zakres mocy od 75 kw do 1,5 MW Napięcie zasilania 400 i 690 V AC, 50/60 Hz Aplikacje napędowe bez zwrotu energii do sieci zasilającej 6 pulsowy lub 12 pulsowy stopień wejściowy. Opcjonalnie filtr ograniczający zniekształcenia sieci do poziomu układów 12-to pulsowych Prosty w uruchomieniu Możliwość zastosowania wielu opcji min.: moduły komunikacyjne, rozszerzenie wejść/wyjść itp. 13

14 Automation and SINAMICS G150 realizowane funkcje Zabezpieczenia: Kontrola I 2 t dla silnika Kontrola I 2 t dla przekształtnika Automatyczne dopasowanie pulsowania przy przeciążeniu cieplnym przekształtnika Funkcje specjalne: Lotny start Kompensacja poślizgu Programowalna charakterystyka U/f Automatyczny ponowny rozruch po zaniku zasilania lub błędzie Buforowanie kinetyczne (SZR) Hamowanie prądem stałym Ograniczenie napięcia pośredniego przez regulator U dcmax 14

15 Narzędzia Uruchamianie z programem STARTER Automation and 15

16 Narzędzia Uruchamianie z programem STARTER Uruchamianie wspierane przez asystentów i maski graficzne dla standardowych zastosowań. Możliwa szczegółowa parametryzacja przez listę parametrów Obszerne funkcje testowe i diagnostyczne Automation and 16

17 Automation and Seminarium Koła SEP przy Mittal Steel Kraków SIMOVERT MASTERDRIVES Informacje podstawowe 17

18 Automation and Seminarium Koła SEP przy Mittal Steel Kraków SIMOVERT MASTERDRIVES Struktury aplikacyjne Przekształtnik 1Q układ 6-pulsowy kW Przekształtnik 1Q układ 12-pulsowy kW Przekształtnik 4Q układ 6- pulsowy kW Przekształtnik 4Q układ AFE kW 18

19 Automation and Seminarium Koła SEP przy Mittal Steel Kraków SIMOVERT MASTERDRIVES VC Zakres mocy i napięć 19

20 Automation and Seminarium Koła SEP przy Mittal Steel Kraków SIMOVERT MASTERDRIVES VC Karta CUVC funkcje standardowe Funkcja Korzyści Buforowanie kinetyczne (KIP) wykorzystanie energii maszyny roboczej Hamowanie DC przez wprowadzenie prądu stałego do maszyny asynchronicznej Automatyczne ponowne załączenie po zaniku napięcia (WEA) Lotny start: bezpośrednie załączenie na wirujący silnik Synchronizacja przekształtnik przekształtnik (TSY) synchronizacja przekształtnik sieć (TSY, VSB) Automatyczna identyfikacja silnika Automatyczne uruchamianie przez samooptymalizację Funkcja oscyloskopu (Trace), 8 Wysoka pewność produkcji przy krótkotrwałych zakłóceniach sieci Korzystne cenowo warianty zatrzymywania napędu Uproszczone sterowanie procesu ponownego uruchomienia Szybkie ponowne podjęcie produkcji Wysoka elastyczność procesu przez przekazywanie obciążenia pomiędzy dwoma przekształtnikami lub siecią Szybkie i łatwe uruchamianie Mniejsze zapotrzebowanie przyrządów pomiarowych przy uruchomieniu np. nie jest konieczny oscyloskop 20

21 Układ z silnikiem i przekształtnikiem na napięcie 690V Zakres zastosowania : Automation and kw Konieczne nakłady inwestycyjne -transformator -przemiennik -silnik -okablowanie pomiędzy przemiennikiem a silnikiem Wykonanie u wszystkich znaczących producentów napięciowe przemienniki z tranzystorami IGBT 21

22 Układ z silnikiem i przekształtnikiem na napięcie 6000V Zakres zastosowania : kw Dostępne na rynku rozwiązania : 6kV Sinamics Automation and M 6kV - przemienniki z tyrystorami GTO ( w różnych wariantach) - przemienniki z tranzystorami IGBT - przemienniki z tyrystorami SGCT Konieczne nakłady inwestycyjne - transformator ( niezależnie od typu przemiennika) - przemiennik z filtrem sinusoidalnym 22

23 Automation and Jak to działa??? 23

24 Automation and Zasada działania U, f = stałe U U U dc AC - DC DC - AC stałe U, f = zmienne np. 3AC, 400V, 50 Hz ok. 1,35 * 400V = 540V DC Ład. wstępne Prostownik Obwód pośredni Falownik U 1 V 1 W1 R ŁW U 2 V 2 W2 M Sieć R ŁW Silnik Obwód pośredni Opcja: czoper hamowania 24

25 Automation and Zasada działania falownika ŚN Np. 6kV Falownik Napięcia Trafo wej. Silnik Prostownik Obwód DC INVERTER 25

26 SIMOVERT ML2 Dwie konfiguracje obwodów silnoprądowych Automation and przetwornice połącz. równolegle 3 przetwornice połącz. równolegle 26

27 Przemienniki średniego napięcia. Budowa obwodów mocy Wyłącznik Transformator przekształtnikowy 2, kv 3~ 50 / 60 Hz Automation and Basic Line Module Prostownik diodowy 3 ~ = Układ pośredniczący z kondensatorami suchymi = Moduł falownika (3-punktowy falownik NPC z tranzystorami HV-IGBT = 3 ~ Przekładniki wyjściowe Silnik średniego napięcia 27

28 SIMOVERT ML2 Wspólna szyna DC - korzyści Zwrot energii 3 Mniejszy prostownik sterowany na wej. Mniejszy pobór mocy z sieci Mniejszy transformator Automation and 100% 100% M 3AC M 3AC M 3AC 28

29 SIMOVERT ML2 Mniejsze gabaryty SIMOVERT ML2 panel arrangement: Automation and AFE Inverter Cooling Unit Control Excitation 10 MVA Converter with Cooling Unit = 6.1 m, with Auxiliary = 7.9 m, weight appr. 5 to 29

30 Automation and Przemiennik 6 kv Perfect Harmony (zasada działania) 30

31 Automation and Jak powstaje napięcie wyjściowe? 6600V Operation These cells are in phase at zero degrees electrical 630 V 630 V 630 V 630 V 3800V 630 V 6600V 630 V 630 V 3800V 630 V 630 V 630 V 630 V These cells are in phase at 240 degrees electrical 630 V 630 V These cells are in phase at 120 degrees electrical 630 V 630 V 3800V 630 V 630 V 630 V 31

32 Automation and Jak powstaje napięcie wyjściowe 6kV? 32

33 Automation and Przebieg napięcia wyjściowego Przebieg napięcia wyjściowego Power Quality 33

34 Automation and Funkcjonalność falowników ŚN Zakres mocy: 0,4-90 MVA znikome oddziaływanie na sieć zasilającą spełniają wymagania norm odnośnie oddziaływania na sieć nie ma potrzeby przeprowadzania analizy harmonicznych nie ma potrzeby stosowania układów kompensacji mocy biernej nie ma potrzeby stosowania filtrów wejściowych wyeliminowanie zagrożeń wystąpienia rezonansu w obwodach wejściowych 34

35 Funkcjonalność falowników ŚN Automation and obwody wyjściowe eliminacja przepięć komutacyjnych Możliwość zasilania zarówno nowych jak i istniejących silników Możliwość wykorzystania istniejących kabli silnikowych eliminacja pulsacji momentu silnika przy niskich ach redukuje harmoniczne prądu powodujące dodatkowe straty cieplne w silniku Brak redukcji mocy silnika redukcja szybkości narastania napięcia Przemiennik nie obciąża dodatkowo izolacji silnika Silnik nie musi być wykonywany w wyższej klasie izolacji brak filtrów wyjściowych, nie wymagane specjalne silniki. 35

36 Automation and Falowniki średniego napięcia Falowniki średniego napięcia Brak limitowania długości kabla 23.3 km Przetwornica napędza zespół pompowy ropy naftowej. 36

37 SIEMENS Sp. z o.o. - kontakt Automation and Zapraszamy na nasze strony internetowe Siemens w Polsce: Jarosław Krzywiński Tel jaroslaw.krzywinski@siemens.com 37