Альтивар 312 ошибки

Имею для работы агрегат высокого давления (140 Бар), для нанесения пены. Оснащён агрегат плунжерными насосами. Приводной редуктор от старости развалился и мотор тоже требовал замены.

Решено было установить другой редуктор, а родной мотор постоянного тока 220 В 3 кВт заменить на более надёжный асинхронный двигатель (АД).
После технических расчётов, определился с мотором: 700 об/мин, 3 кВт/380 В.

Для управления приводом двигателя, решено было применить преобразователь частоты (ПЧ) Altivar 312, так-как у этой модели много всевозможных тонких настроек.

Заводские настройки, заложенные в ПЧ, не всегда могут удовлетворить индивидуальные требования к приводу механизма. В таких случаях и возникает необходимость по внесению корректировок в настройки параметров ПЧ.

Если с параметрами по скорости, разгону и торможению, интуитивно всё понятно! То по настройке параметров ПЧ отвечающих за силовые приводные характеристики, у многих возникают вопросы!

В этой статье, хочу рассказать с какими нюансами мне самому пришлось столкнуться:

И так, начинаем по порядку!:
Подключаем проводку и включаемся в сеть 380 В!
Заходим в «Меню» и устанавливаем предварительные настройки:

В разделе [ПРИВОД] (drC-) занёс паспортные данные электродвигателя.
В UFt (выбор U/f ) установил n — (векторное управление потоком).

В rSC установил — InIt (для подъемно-транспортных механизмов).
nCr – чтобы не срабатывала зря защита по току, номинальный (In) ток двигателя считаный с заводской таблички выставляем +20%.

Раздел [УСТАНОВКА] Set:
Установил перестраиваемый диапазон: 150…700 об/мин (12…50 Гц).
В параметрах «Защиты»:
(ttd) установка нагрева двигателя: — установил макс (118 %), чтоб защита нагрева не беспокоила.
Тепловой ток (ItH) ставим + 10% чем на табличке, чтобы защита по току лишний раз не срабатывала.
Ctd — Пороговый уровень тока выставляем на макс. = 1,5 номинального (In).
В моём случаи 7,8 А х 1,5 = 11,7 А.

[ПРИКЛАДНЫЕ ФУНКЦИИ] (FUn-) / AdC выставляем nO, так-как автоматическое динамическое торможение мне не нужно.

Приступаем к тестированию на работоспособность:

Начал с низкой производительности (12 Гц). Включил «Пуск», агрегат заработал и набрав рабочее давление отключился.
Когда давление стравилось до нижнего рабочего предела, с автоматики поступила команда «Пуск», но должного запуска не произошло. Мотор пытаться стартовать, но не осиливал.
Давление жидкости стравилось почти до половины и мотор закрутился.

В разделе [ПРИВОД] drC / UFt — заменил n на L (макс момент). Двигатель стал запускаться во всех режимах, но работа мотора в диапазоне 12…35 Гц стала не стабильна (с подёргиваниями).
Мотор быстро нагревался и срабатывала защита «Перегрев».

Очевидно, что для корректной работы привода АД нужно внести поправки в настройках ПЧ.

В пункте drC / UFt (выбор U/f ) имеются 4-е заводские закладки, отвечающие за приводные характеристики:

P: — переменный момент (вентиляторы).
nLd: — энергосбережение, с переменной нагрузкой.
L: — макс крутящий момент (многие подстройки в этом режиме не доступны).
n: — с векторным потоком. — Здесь доступен широкий выбор перенастроек в рамках представленного ниже графика. Вот тут мы и поэкспериментируем!

Полез в интернет, узнать по-быстрому, какие настройки на что влияют, но там ничего толкового не нашёл. Полно научных статей о природе магнитной индукции, с формулами и графиками… Пока разберешься (если!) — жизнь может закончится!
Много форумов, где люди делятся своими догадками, но мне нужна конкретика!

В итоге, достал с полки запылившуюся книгу по электротехнике, чтоб освежить знания по электромоторам и пошёл вносить изменения вольт-амперных составляющих, которые влияют на приводные характеристики двигателя.

Изъясняться буду простым языком, а если кому-то нужны более глубокие толкования — библиотека и интернет вам в помощь!

При частотном регулировании, действует правило константы const = U/f : Ниже частота –> ниже напряжение (векторное регулирование).
Исходными номиналами const, являются номинальная частота f АД и напряжение U: — если изменить напряжение 380 на 220, то векторное изменение напряжения будет исходным из номинала 220 В.
Точно также происходит и с изменением установки номинальной частоты.
Более детально, расскажу об этом чуть позже!

Для моего механизма, векторное регулирование не подошло, другие заводские закладки со скалярным регулированием, тоже не дали требуемого результата.

Наша задача: — Корректировкой настроек ПЧ при изменении частоты, нужно добиться на валу постоянного крутящего момента!

Для начала все настройки в ПЧ, отвечающие за «Защиту» АД, выставляем на максимум, чтобы не было ложных срабатываний. А после того как процесс по настройкам привода будет завершён, тогда можно скорректировать и функции «Защиты».

Приступим к настройкам :

В разделе [ПРИВОД] (drC-) / UFt устанавливаем — n, переходим в [УСТАНОВКИ] Set и вносим свои настройки:

UFr — [IR-компенсация]. Оптимизирует момент на низкой скорости.
Диапазон: 0… +100%.
На низкой частоте, к обмоткам статора прикладывается низкое напряжение и из-за внутреннего сопротивления обмоток может не создаваться нужного магнитного потока, так-как протекающий ток будет занижен.
В итоге: — крутящий момент на валу тоже будет занижен.
Вот тут и приходит на помощь IR-компенсация!
Чем больше выставляем значение, тем больше прибавка напряжения на низкой частоте, и тем самым увеличиваем магнитный поток.

Сплошная линия, на графике наглядно отображает UFr (IR-компенсацию) + 100%.

При выставлении высоких значений может произойти перенасыщение магнитопровода, это приведёт к рывкам на низких частотах и к излишнему нагреву.
В моём случаи оптимальная UFr — [IR-компенсация], была найдена методом научного тыка = + 40%.

SLP — (Компенсация скольжения):
Диапазон: 0… +150%.
Служит для поддержки заданной скорости при возрастании нагрузки.
Пояснение:
На холостом ходу, у АД ротор вращается с макс скоростью, а при номинальной нагрузке замедляется на 7…11%.
На падение оборотов, влияют «Коэффициент скольжения двигателя» и внутреннее сопротивление обмоток.
Вращающий момент электродвигателя пропорционален магнитному потоку и току в обмотке статора.
Чем больше сопротивление в обмотке, тем больше будет падение оборотов с повышением нагрузки.

На первом графике, видим механическую характеристику асинхронного двигателя работающего на частоте приблизительно 25 Гц, SLP = 0%.
На втором графике показана характеристика с применением SLP.

1) Обороты АД на холостом ходу. 2) Обороты при номинальном моменте (Мн).
3) Критический режим (Ммакс).

Как работает SLP (Компенсация скольжения):
Чем больше устанавливаем значение SLP, тем больше электро-схема ПЧ вносит вольт-добавку.
Насыщение магнитопровода возрастает, крутящий момент увеличивается и тем самым компенсируется отставание по скорости.

На графике, сплошная линия отображает SLP (Компенсация скольжения) = + 150%.
Жирная пунктирная отображает совокупность: SLP = 150% + UFr [IR-компенсация] = 100%.

Для моего механизма, компенсация по скорости не нужна и я установил SLP = 0%.

Если для вас важно, чтобы ваш механизм не терял скорость из-за разности загрузок: — Выставьте начальный SLP порядка +50% и постепенно начинайте увеличивать, добиваясь приемлемого результата.
При слишком высоком значении, возможно перенасыщение двигателя. В результате получите излишний нагрев и нестабильность в работе на частотах ниже 50 Гц.

CL1 — Ограничение тока. Позволяет ограничить крутящий момент и нагрев.
В моём случаи очень полезный настраиваемый параметр.
Путём подбора нашёл нужное значение тока = 6,5 А, при котором приводные характеристики меня полностью устраивали. И теперь, если вдруг откажет автоматика-управления, то на моём аппарате не поломает приводной механизм.

С настройками закончили, делаем контрольный тест и идём работать!
Отработав целый день, аппаратура отработала без нареканий, температура двигателя + 45 С! Всё получилось просто супер!

Дополнительные пояснения по работе ПЧ:
На выше представленных графиках взятых из интернета в качестве наглядного пособия, частота 50 Гц отображена как максимальная (номинал) и отображаемое графиками напряжение далее не нарастает выше входного номинала.
На самом же деле, напряжение продолжает повышаться вплоть до 60 Гц. Если входное напряжение 380 В, то на выходе частотник поднимает его почти до 440 В.

Рассмотрим за счёт чего это происходит:
3 фазы 380 В, в ПЧ преобразуются выпрямителем в постоянное напряжение 535 В.

Затем идёт преобразование в нужную нам частоту!
Синусоидная форма сигнала на выходе формируется из пакетов импульсов 535 В с частотой модуляции 4 кГц.

На ниже представленном графике, показано как формируются частота и напряжение.

Чем больше повышаем частоту, тем больше будет импульсное заполнение, а промежутки между импульсами соответственно сокращаются.
Повышая частоту выше 50 Гц, синусоидная составляющая начинает переходить в прямоугольную форму, тем самым увеличивая среднеквадратичное напряжение.

Асинхронный двигатель (АД), не привередлив к форме подводимого напряжения, главным фактором является протекающий ток в обмотках, для насыщения магнитопровода.
И как я уже говорил, достигая 60 Гц напряжение возрастает до 440 В. Это можно проконтролировать с помощью мультиметра снабженного функцией RMS (среднеквадратичное измерение).
Может другие модели ПЧ работают иначе, я же всё о чём пишу, проверил на практике! Подопытный ПЧ: — Altivar 312!
Примечание:
С повышением частоты выше 60 Гц, номинальный момент АД начинает «падать», так-как напряжение далее не повышается.
Для справки: — Для АД 380 В/50 Гц при частоте 60 Гц номинальное расчётное напряжение должно быть = 456 В.

Ещё один полезный момент:
С помощью частотника, приводную характеристику АД можно перестроить под характеристику щёточного коллекторного двигателя, с токовой регулировкой.
Помните, я обещал! рассказать о влиянии изменений исходных номиналов в ПЧ U и f, и как изменённая const влияет на приводные характеристики.
Пример:
Вносим в настройки номинальное напряжение не 380 В, а скажем 300 В.
Теперь ПЧ при перестройке частоты, будет подавать выходное напряжение исходя из расчёта 300 В/ 50 Гц.
Пояснение:
Если при номинале U = 380 В, на частоте 25 Гц ПЧ выдавал на двигатель 190 В, то теперь будет подавать 150 В!
Прикладная математика!:
Согласно формуле const = U (380)/ f (50) = 7,6, произведём расчёты.
При 35 Гц: U = 7,6 Х 35 = 266 В.
При 25 Гц: U = 7,6 Х 25 = 190 В.
При 10 Гц на выходе ПЧ будем иметь: U = 7,6 Х 10 = 76 В и т.п.

А теперь, для установленного номинала U = 300 В/ 50 Гц:
const = 300 : 50 = 6.
При 25 Гц получим: U = 6 Х 25 = 150 В!
Как видите, всё очень просто!
Продолжаем:
При увеличении частоты выше установленного номинала (300 В/50 Гц), ПЧ будет продолжать увеличивать напряжение, пока оно не достигнет предела 440 В.
В нашем случае, при установленном номинале 300 В/50 Гц, напряжение 440 В будет достигнуто где-то при 70…75 Гц.

Как теперь будет работать двигатель:
Из-за недонасыщения магнитопровода крутящий момент на валу будет занижен и с увеличением нагрузки скорость вращения ротора будет значительно замедляться, а при уменьшении нагрузки скорость вращения будет увеличиваться, стремясь догнать вращение электромагнитного поля.

На графике, это будет выглядеть так, как если бы мы решили включить последовательно обмоткам резисторы.

Чем больше сопротивление последовательного включения, тем больше ниспадающая механическая характеристика. То есть, чем меньше в настройках задаём номинальное напряжение для частоты 50 Гц, тем больше будет падение оборотов при увеличении нагрузки.

Такая же зависимость, будет происходить и от изменения установки в ПЧ номинала f:
Скажем, если мы установим номинал не 50 Гц, а 100 Гц (не путайте с установкой макс частоты оборотов), то согласно нашей формуле const = U/f на частоте 50 Гц теперь на двигатель будет поступать 3Ф/190 В.

Можете также поэкспериментировать с функцией CL1 — Ограничение тока (ограничивает крутящий момент).

Ещё один момент:
Если у вас имеется некий импортный агрегат с номиналами АД 3Ф/ 600 В/ 60 Гц:
Первое, что приходит в голову, так это заменить двигатель. Но!, при этом могут возникнуть трудности с подгонкой креплений и интегрированием вала в привод иностранного механизма!
С помощью ПЧ, с небольшим отклонением от номинальных оборотов, мы можем с лёгкостью заставить заморский АД работать от нашего эл.шита 3ф/ 380 В/ 50 Гц!
Вычисляем, для этого АД const = 600 : 60 = 10.
Выставляем номинал U в ПЧ на максимум! Если мне не изменяет память, то у Altivar 312 макс 420 В. Теперь осталось найти номинальную f под данное напряжение: f = 420 : 10 = 42 Гц!
В ПЧ заносим номинал f = 42 Гц и теперь пуск!
Вспоминаем, что у нас имеются подстройки SLP и UFr…
Итог:
— Теперь мы можем использовать импортный агрегат, в полную меру, но с учётом, что максимальная частота для АД не будет превышать 45…50 Гц, так-как наш частотник не сможет далее поднять напряжение выше 440 В.

Если у кого-то возникнут некие такие потребности, можете смело воспользоваться такими функциями ПЧ. Обязательно проконтролируйте АД на перегрев, чтобы убедится, что выбранный вами режим работы совместим с вашим механизмом.

Если у вас дома 1-на фаза 220 В и имеете частотник 3Ф/220 В:
Если имеется некий агрегат работающий от 380 и у него нет функции переключения на 3 ф/ 220 В, то можно этот агрегат попробовать запитать от вашего частотника 3 Ф/220 В.
В ПЧ заносим паспортные данные двигателя (номин. ток, обороты…). Функции защиты от перегрузок и перегрева, выставляем на макс. Номинальное напряжение выставляем на максимум кое доступно в параметрах ПЧ.
У Altivar 3Ф/220 В доступно мах 240 В, при 60 Гц выдаст макс. 250 В.

Для того, чтобы наш агрегат имел номинальный крутящий момент от ПЧ 3Ф/ 220 В, нужно вычислить номинальную частоту относительно 240 В:
Для АД 3Ф/ 380 В const = 7,6 !;
f = 240 : 7,6 = 32 Гц, заносим в ПЧ.
Запускаем агрегат, и пользуемся!
Но!, нам же хочется, чтобы ещё и производительность была поближе к номинальной!

Выставляем на максимум SLP и UFr [IR-компенсация].
Уверен, что на 50 Гц крутящего момента у вашего АД будет не достаточно для работы с вашим механизмом, так-как частотник не сможет поднять напряжение при 50 Гц выше 250 В!
Попробуйте запустить на частоте 40 Гц! — за счёт установленных больших значений SLP и UFr вполне вероятно, что всё заработает нормально.

Надеюсь, что мои изъяснения были вполне понятны и Вам когда-нибудь пригодятся.
Всем УДАЧИ! и ни при каких обстоятельствах, не суйте пальцы в розетку!