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西門子G120變頻器

西門子G120變頻器

簡要描述╃▩₪✘•:西門子G120變頻器SINAMICS 功率模組 PM240-2 帶整合式 A 類濾波器 帶整合式制動斬波器 380-480V+10/-10% 三相交流 47-63Hz 重過載功率╃▩₪✘•:3kW 當 200% 3S↟☁·,150% 57S↟☁·, * 240S;環境溫度 -10 至 +50°C;功率 輕過載╃▩₪✘•:4kW 當 150% 3S↟☁·,110% 57S↟☁·, * 240S

產品型號╃▩₪✘•: 6SL3210-1PE21-1AL0

所屬分類╃▩₪✘•:西門子變頻器系列

更新時間╃▩₪✘•:2022-02-11

廠商性質╃▩₪✘•:代理商

詳情介紹

西門子G120變頻器應用中↟☁·,為了防止電機由於過電流或外部原因導致過熱而被損壞↟☁·,設定電機的溫度保護功能✘╃·₪。即當電機的溫度超過一定值時↟☁·,變頻器跳閘(OFF2)✘╃·₪。通常情況下↟☁·,溫度保護有以下兩種方式╃▩₪✘•:
透過電機的溫度模型對電機進行保護;
當我們對變頻器進行快速除錯時↟☁·,變頻器會根據電機相關引數↟☁·,如功率◕││☁╃、電流等引數來建立電機溫度模型✘╃·₪。對於西門子標準電機↟☁·,電機模型資料比較準確↟☁·,但對於第三方電機↟☁·,在完成快速除錯之後↟☁·,建議使用者做電機引數自動識別↟☁·,如引數(P0340, P1910)↟☁·,建立電機等效電路資料↟☁·,以便更好地計算電機內部能量損失✘╃·₪。
在變頻器執行過程中↟☁·,變頻器會實時監控實際輸出電流↟☁·,透過I2t 計算來判斷電機是否過溫↟☁·,當I2t 計算結果超過P0614 (對於MM420), P0604(對於 MM440,MM430)裡所限定的溫度時↟☁·,變頻器會採取在P0610中所設定的措施↟☁·,如報警◕││☁╃、跳閘等✘╃·₪。
西門子G120變頻器如下圖1所示╃▩₪✘•:

圖 1 電機溫度保護模型

注╃▩₪✘•:利用電機溫度模型對電機進行溫度保護是西門子標準傳動中所有產品具備的功能✘╃·₪。

透過溫度感測器進行外部保護
常見的溫度感測器有兩種╃▩₪✘•:PTC; KTY84✘╃·₪。

1)PTC 感測器╃▩₪✘•:
PTC(Positive-Temperature-Characteristic)感測器是一個具有正溫度特性的電阻✘╃·₪。在常溫下↟☁·,PTC 電阻的阻值不高(50-10O歐姆)✘╃·₪。一般情況下↟☁·,電動機裡是把三個PTC 溫度感測器串聯連線起來(根據電動機制造廠家的設計)↟☁·,這樣↟☁·,“冷態”下的PTC 電阻值範圍為150 至300 歐姆✘╃·₪。PTC 溫度感測器也常常稱為“冷導體”✘╃·₪。但是↟☁·,在某一特定溫度時↟☁·,PTC 的阻值會急劇上升✘╃·₪。電動機制造廠家是根據電動機絕緣的常規執行溫度來選擇這一特定溫度的✘╃·₪。由於PTC 感測器是安裝在電動機的繞組中↟☁·,這樣↟☁·,就可以根據電阻值的變化來判斷電動機是否過熱✘╃·₪。PTC 溫度感測器不能用來測量溫度的具體數值✘╃·₪。
對於變頻器╃▩₪✘•:MM440;MM430;G120提供了電機溫度感測器的介面↟☁·,PTC 感測器保護可以與電機溫度模型同時工作✘╃·₪。例如MM440,當電動機的PTC已經接到MM440 變頻器的控制端14 和15 時↟☁·,只要選擇P0601=1(採用PTC 溫度感測器)啟用電動機溫度感測器的功能↟☁·,那麼↟☁·,MM4變頻器就會知道電機的狀態↟☁·,過熱時變頻器就會故障跳閘使電動機得到保護✘╃·₪。
如果PTC 電阻值超過2000 歐姆↟☁·,變頻器將顯示故障F0004(電動機過溫)✘╃·₪。 如果PTC 電阻值低於100 歐姆↟☁·,變頻器將顯示故障F0015(電動機溫度檢測訊號丟失)✘╃·₪。這樣↟☁·,當電動機過熱和溫度感測器斷線時↟☁·,都能使電動機得到保護✘╃·₪。
此外↟☁·,電動機還受到變頻器中電動機溫度模型的監控↟☁·,如下圖↟☁·,感測器與溫度模型構成“或”關係↟☁·,形成了一個電動機過熱保護的冗餘系統✘╃·₪。

2)KTY84 感測器╃▩₪✘•:
KTY84 感測器的原理是基於半導體溫度感測器(二極體)↟☁·,其電阻值的變化範圍從0℃時的500 歐姆可到300℃時的2600歐姆✘╃·₪。KTY84 具有正的溫度係數↟☁·,但與PTC 不同↟☁·,它的溫度特性幾乎是線性的✘╃·₪。電阻的效能可以與具有很高溫度係數的測量電阻相容✘╃·₪。
如果KTY84 感測器被啟用(P0610=2)↟☁·,變頻器會對KTY感測器的阻值進行監控↟☁·,同時變頻器也根據電動機溫度模型自動計算電動機的溫度✘╃·₪。KTY84 感測器識別出斷線時↟☁·,就發出報警訊號A0512(電動機溫度檢測訊號丟失)↟☁·,並自動切換到電動機的溫度模型✘╃·₪。如下圖2╃▩₪✘•:

對於變頻器MM420◕││☁╃、G110↟☁·,沒有提供溫度感測器介面↟☁·,我們能夠透過電機溫度模型對電機進行溫度保護↟☁·,同時↟☁·,我們也可以用數字端子觸發外部故障的方式來保護電機↟☁·,因為對於通常的溫度感測器↟☁·,其輸出阻抗會隨溫度成線性關係變化↟☁·,如下圖3所示✘╃·₪。因此感測器的阻抗能夠反映當前電機溫度↟☁·,我們可以按照圖4連線方式↟☁·,隨著感測器阻值增大↟☁·,端子5上的電壓會逐漸增大✘╃·₪。當電壓超過數字量的觸發電壓時↟☁·,數字端子有效↟☁·,觸發外部故障跳閘✘╃·₪。設定引數如下╃▩₪✘•: P0701, P0702 or P0703 = 29.

另外↟☁·,我們也可以利用溫度繼電器來觸發外部故障↟☁·,如在西門子低壓產品中↟☁·,有可以用來測量電機溫度的繼電器↟☁·,如3RS1000-1CK10↟☁·,我們可以設定一個限定值↟☁·,當電機溫度超過此值時↟☁·,繼電器動作↟☁·,觸發外部跳閘✘╃·₪。

西門子新一代變頻器SINAMICS G150 在鍋爐風機中的應用

引言
風機是工礦企業的主要動力裝置↟☁·,據有關部門的統計↟☁·,全國風機↟☁·,水泵電動機裝機容量約35000MW↟☁·,耗電量約佔全國電力耗電量的40% 左右✘╃·₪。目前↟☁·,風機和水泵執行中還有很大的節能潛力✘╃·₪。在風機執行中應用變頻器調速↟☁·,其節電率一般可在20%~60%↟☁·,投資回收期為1~3 年↟☁·,不僅節電*↟☁·,而且能滿足生產工藝的要求↟☁·,保產品質量,經濟效益十分顯著✘╃·₪。
風機在鍋爐中也是重要裝置↟☁·,工業鍋爐根據採用的燃料不同↟☁·,通常分為燃煤↟☁·,燃油和燃氣三種✘╃·₪。這三種鍋爐的控制系統基本相同↟☁·,只是燃料量的調節手段有所區別✘╃·₪。變頻器在控制系統中可以調節送風機的送風量↟☁·,引風機的引風量和燃料的進給量↟☁·,即實現對鍋爐的精確控制↟☁·,又達到了節電和節省燃料的目的✘╃·₪。

特點
G150 是西門子新一代變頻器SINAMICS 家族中的一員↟☁·,它不僅繼承了Master Drive 的特點↟☁·,而且具有自身的優點✘╃·₪。G150 是櫃體式單傳動的變頻器↟☁·,功率範圍75KW~2700KW↟☁·,進線電壓分為380V~480V↟☁·,500V~600V↟☁·,660V~690V 三個電壓等級↟☁·,控制方式為無速度感測器的向量控制 (sensorless vector control) 和向量控制✘╃·₪。無速度感測器的向量控制是向量控制的一種↟☁·,只是沒有速度感測器↟☁·,透過電機模型的計算來估測電動機的速度反饋值✘╃·₪。無速度感測器的向量控制的控制精度和系統的動態效能不如帶速度閉環的向量控制↟☁·,但也有系統簡單↟☁·,無需維護速度感測器↟☁·,價格便宜的優點↟☁·,尤其適用於風機泵類電機✘╃·₪。
傳統的V/f 控制也無需速度感測器↟☁·,但對於大功率的風機泵類電機↟☁·,如用V/f 控制無電流環控制↟☁·,容易引起電流的波動✘╃·₪。無速度感測器的向量控制↟☁·,不僅有速度閉環而且有電流閉環, 電機的穩態電流更穩定✘╃·₪。
G150 具有豐富的客戶端子↟☁·,包括8 個數字量輸入(DI)↟☁·,4 個雙向輸入/輸出(DI/DO)↟☁·,2 點繼電器輸出(DO)↟☁·,2 個模擬差分輸入(AI)↟☁·,2 個模擬輸出(AO)↟☁·,1 個KTY84 溫度感測器或PTC 敏電阻↟☁·,±10V 輔助電源用於模擬給定輸入↟☁·,24V 輔助電源用於數字量輸入↟☁·,所有的DI/DO ↟☁·,AI/AO 都可以自由程式設計定義功能✘╃·₪。與MasterDrive 不同↟☁·,G150 的客戶端子↟☁·,不在控制板上↟☁·,而是在客戶端子板TM31 上✘╃·₪。當有端子損壞時↟☁·,只須更換TM31↟☁·,節約了維修成本✘╃·₪。
PROFIBUS 介面是G150 的標準配置↟☁·,無需選件✘╃·₪。透過PROFIBUS 可以將G150 連線到更高層的自動化系統✘╃·₪。透過PROFIBUS 可以與除錯軟體Starter 連線↟☁·,便於除錯和儲存引數✘╃·₪。G150 的程式和引數儲存於Flashcard 中↟☁·,Flashcard 中的資料可用Flashcard 介面卡讀取↟☁·,儲存在硬碟中↟☁·,或刻成光碟存檔✘╃·₪。如有相同功率↟☁·,相同功能的裝置↟☁·,可將資料直接複製
到新的Flashcard 中↟☁·,不需設定任何引數.✘╃·₪。另外如舊裝置的引數被調亂↟☁·,或Flashcard 損壞也可用以上的方法進行恢復✘╃·₪。

系統簡介
在這個鍋爐中共有四臺電機使用了G150 變頻器↟☁·,分別控制蒸汽◕││☁╃、熱油◕││☁╃、熱煙氣✘╃·₪。熱煙氣由2 臺315KW 的電機控制↟☁·,經管道送入主風機↟☁·,用於乾燥木漿✘╃·₪。2 臺315KW 的G150 變頻器分別控制這兩臺風機↟☁·,透過調節G150 的輸出頻率↟☁·,來控制風機的輸出功率↟☁·,實現對熱煙流量的精確調控↟☁·,不僅滿足了工藝的要求↟☁·,而且比用擋風板調節熱煙流量更節能✘╃·₪。另兩臺132KW 的電機分別將蒸汽發生器中的蒸汽和熱油發生器中的熱油送入混合室中✘╃·₪。蒸汽發生器中的蒸汽輸出量的調節可以控制蒸汽發生器中的壓力和溫度↟☁·,熱油發生器中的熱油輸出量的調節可以控制熱油發生器的溫度✘╃·₪。G150 也是透過控制電機的輸出功率來調節蒸汽輸出量和熱油輸出量↟☁·,實現對蒸汽發生器的壓力和溫度↟☁·,熱油發生器的溫度的控制✘╃·₪。

2 臺132KW 的電機引數和變頻器型號如下:
132KW 電機引數:
額定功率: 132KW 額定電壓:400V 額定頻率:50HZ
額定電流: 228A 額定轉速:1485 r/min 功率因數:0.88
選用的G150 型號:
6SL3710-1GE32-6CA0-Z
輸入: 380V~480V 294A
輸出: 0~480V 260A

2 臺315KW 的電機引數和變頻器型號如下:
額定功率: 315KW 額定電壓:400V 額定頻率:50HZ
額定電流: 585A 額定轉速:990 r/min 功率因素:0.81
選用的G150 型號:
6SL3710-1GE36-1CA0-Z
輸入: 380V~480V 639A
輸出: 0~480V 605A

2 臺132KW 電機用端子控制啟停和模擬量輸入頻率給定✘╃·₪。2 臺315KW 電機PROFIBUS 控制↟☁·,PLC 使用西門子公司的S7-300✘╃·₪。

用端子控制的G150 的端子圖如下:
端子X520:1 是DI0 用於控制變頻器的啟/停(即ON/OFF)✘╃·₪。端子X542:5↟☁·, X542:6 是DO1↟☁·,輸出變頻器的故障訊號 (DO1 是繼電器輸出)✘╃·₪。 端子X522:1↟☁·, X522:2 是AO0↟☁·, 輸出實際速度值✘╃·₪。端子X522:4◕││☁╃、 X522:5 是AO1↟☁·,輸出實際電機電流值✘╃·₪。端子X521:1↟☁·,X521:2 是AI0↟☁·,作為頻率給定.這些端子的功能是出廠設定↟☁·,無需修改引數✘╃·₪。
(1) Main Setpoint
(2) ON/OFF command
(3) Analog output actual speed
(4) Analog output motor current
(6) Inverter release
(7) Converter no fault

模擬輸入0(AI0)預設是-10V~10V 的電壓輸入↟☁·,使用者需要4~20mA 的輸入↟☁·,所以修改一些引數✘╃·₪。P4056[0]=3↟☁·,將模擬輸入0 設定為4~20mA↟☁·, 因為該模擬輸入波動較大,會影響系統的穩定性↟☁·,所以我加了10mS 的濾波(P4053[0]=10)↟☁·,從而給定值相對穩定✘╃·₪。這些設定如用除錯軟體Starter 修改就十分的簡單◕││☁╃、清晰◕││☁╃、明瞭✘╃·₪。如下圖所示:

1. 選擇模擬輸入的型別
2. 模擬輸入的端子
3. 模擬輸入的自由標定
4. 一階濾波

用PROFIBUS 控制G150 系統圖如下:將X530:1 端子的接線斷開↟☁·,G150 就設定為PROFIBUS 控制✘╃·₪。首先要設定G150 的PROFIBUS 從站地址↟☁·,引數是P0918↟☁·,該引數的設定必須與Step 7 中硬體組態的地址*✘╃·₪。

G150 的PROFIBUS 從站地址也可透過撥碼開關進行設定✘╃·₪。這兩種設定中撥碼開關的硬體設定優先↟☁·,如撥碼都在OFF 的位置↟☁·,則以引數P0918 的設定為準✘╃·₪。G150 的GSD 檔案在隨機光碟可找到↟☁·,檔名是si018105 .GSD✘╃·₪。G150 與MasterDrive 的PROFIBUS 資料定義相似↟☁·,PZD1 是控制字/狀態字↟☁·,PZD2 是給定值/實際值.控制字的各位定義如下:

Bit 0 ON/OFF
Bit 1 Coast stop(OFF2)
Bit 2 Fast stop(OFF3)
Bit 3 Enable operation
Bit 4 No reset ramp generator
Bit 5 No freeze ramp generator
Bit 6 Enable speed set point
Bit 7 Fault acknowledge
Bit 8 reserved
Bit 9 reserved
Bit 10 Control by PLC
Bit 11 Speed reversal
Bit 12 -
Bit 13 Motorized potentiometer UP
Bit 14 Motorized potentiometer DOWN
Bit 15 -

該系統用於亞洲建立(河源)木業有限公司的生產線中↟☁·,亞洲建立集團致力於中國強化地板事業的發展↟☁·,成功地塑造了”聖象”↟☁·,”MOBIFLOOR” 等強化地板↟☁·,河源專案的建設將打破以往基材*依賴進口↟☁·,成本居高不下的局面↟☁·,進一步提升產品的競爭力✘╃·₪。該生產線中的鍋爐系統是由Vyncke 公司做的系統整合↟☁·,Vyncke 是一家比利時公司↟☁·,成立於1912 年↟☁·,在燃燒工藝↟☁·,鍋爐系統自動化控制系統中有著豐富的設計◕││☁╃、製造◕││☁╃、安裝◕││☁╃、除錯的經驗✘╃·₪。西門子新一代變頻器G150 在該專案中,以其豐富的系統功能↟☁·,可靠的產品效能↟☁·,精確的控制系統↟☁·,得到了使用者的*認可✘╃·₪。

 

 

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