elforsk rapport frekvensomriktatre (2.3mb)

guide för elanvändare och allmäntsakkunniga inom elområdet

FrekvensomriktareFrekvensomriktare

Denna guide har sammanställts av:

Sven-Erik Berglund, SEB-ElkonsultRejdar Gustavsson, NORBO Kraftteknik AB

Gunnar Englund, GKE Elektronik ABJohn Åkerlund, Avbrottsfria Kraftnät UPN AB

på uppdrag av Elforskprojektet ”Kunskapsplats elkvalitet”

Stockholm i november 2004Åke Sjödin

Projektledare, Elforsk

Frekvensomriktare används för varvtalsstyrning av en rad olika elmotordrifter inomsåväl fastigheter som industrianläggningar. Varvtalsstyrning är ett effektivt och energi-besparande sätt att reglera olika processer.

I installationer med frekvensomriktare förekommer inte sällan EMC-problem pågrund av brister vid såväl anskaffning som vid installationen av frekvensomriktare.Dessa EMC- problem kan yttra sig som svårigheter med driften av den installeradefrekvensomriktaren eller som svårigheter med annan utrustning som också är anslutentill det aktuella elnätet.

För att kunna ta tillvara fördelarna med bra varvtalsreglering och undvika pro-blem och svårigheter vid användning av frekvensomriktare behöver elementär kun-skap om de viktigaste förutsättningarna för framgångsrikt anskaffnings- och installa-tionsarbete spridas till så många som möjligt.

Guidens ska ge en gemensam kunskapsgrund och kunna vara en mall för diskus-sioner mellan parterna i en upphandling av frekvensomriktare och installation avdessa. Elkvalitet är resultatet av ett samspel mellan tre intressenter och parter: köparenoch anläggningsinnehavaren, elnätägaren och utrustningsleverantören. Parterna harhär ett gemensamt ansvar och intresse av en så störningsfri drift i anläggningen sommöjligt. Kunden och köparen måste kunna ställa specificerade krav för att hans an-läggning ska få en god driftsäkerhet.

Dokumentets strukturDokumentet består av tre delar:

Del 1 är ett prefix som innehåller en checklista och två sammanfattningar av hu-vudinnehållet i dokumentet. Checklistan, som är mycket konkret och praktiskt inrik-tad, är avsedd att ge förutsättningar för en framgångsrik installation.

Del 2 utgör den egentliga rapportdelen. Här förs en diskussion om vad som är vik-tigt att tänka på vid införande av frekvensomriktardrifter.

Del 3 är en bilaga som ger en grundläggande förståelse för problematiken vidfrekvensomriktardrifter. Det är ett omfattande kunskapsområde och för att göra rap-porten hanterlig men samtidigt förvissa oss om att diskussionen i den blir begriplig hardenna bilaga sammanställts. Den kan läsas fristående av den som så önskar och irapportdelen finns det kontinuerligt hänvisningar till fördjupningsstycken i bilagan förrespektive del i rapporten.

Sammanfattning

Prefix

CHECKLISTA FÖR PWM FREKVENSOMRIKTARINSTALLATIONERFölj tillverkarens rekommendationer för EMC, lagerström etc. Anpassa till aktuell installation genom att kryssa bort ej aktuella komponenter

FRG: Elforsks ”Frekvensomriktare, guide för elanvändare och allmänt sakkunniga inom elområdet”

NO

V 2

004

G

KE E

LEKTRO

NIK

AB,

GRAN

BERG

SD

AL

SÄKRING

JORDFELS-BRYTARE

NÄT-FILTER

FREKVENS-OMRIKTARE

BYPASS-OMKOPPLARE

UTGÅNGS-FILTER

ARBETS-BRYTARE

TREFAS-MOTOR

VÄXELLÅDA,FLÄKT, PUMP

ETC

KOPPLING

JORDNINGS-BORSTE

NÄT-REAKTOR

KOPPLINGS-LÅDA

T

F

EP

EMCFÖRSKRUVN. AVLÄGSNA LACKRUNT HÅL! SKRUVA EJ I ISOLERADEFLÄNSAR ETC! KORROSIONSSÄKRA!

KRAFTKABEL SKÄRMADKRAFTKABEL

SKÄRMADSIGNALKABEL

BLANK Cu

Säkring eller automat väljs enligt omriktartillverkarensanvisningar. Nätströmmens kurvform kräver ofta attsäkringarna väljs större än installerad effekt kräver.

F: Förregling T: Termistor eller temperaturswitch EP: Ekvipotentialförbindning

Jordfelsbrytare (30 mA) krävs i publika lokaler, skolor,dagis etc. Många omriktare har avledningsström > 100mA. Kan ge problem.

FRG sid. 18

Nätreaktorer förbättrar strömmens formfaktor (lägredistorsion). Vanligen 3 – 5 % spänningsfall vid märklast.

FRG sid. 8, 11, 15, 18

Nätfilter reducerar HF-störningar (ledningsbunden EMI)från omriktare mot nät. Endast klass B filter fåranvändas i bostäder, kontor, skolor etc.

FRG sid. 15, 17 Bildbil. fig. 2, 3

Bypassomkopplare kan anslutas på många sätt. Viktigt attEMI från motorledning inte ”smittar” bakåt mot nätet.Skärmad kabel. 360° EMC-förskruvningar. Korsförregling.Termiskt skydd för motorn. FRG sid. 16 Bildbil. fig. 4

Motorfilter (utgångsfilter) kan vara motorreaktorer, du/dteller sinusfilter. Sinusfilter ger minst problem medisolation, ljudnivå och lagerstörningar. Även ferritringarreducerar lagerproblem. FRG sid. 17, 19 Bildbil. fig. 3

Arbetsbrytare får vanligen ej bryta motorström.Förreglingssignal till omriktaren styr ner när brytningpåbörjas. Obs att brytaren ibland kan behöva bryta lågafrekvenser (nära likström). FRG sid. 17

Motorns kopplingslåda ska vara ledande och ha godruntomkontakt med motorhöljet (ev. ledande packning).Avlägsna lack. Gäller även EMC-förskruvning. Se uppmed korrosionsrisk. FRG sid. 17

Jordningsborste räddar motorlager. Isolerade lager ellerhybridlager kan också bli nödvändiga. Isolerandekoppling räddar lager i ansluten maskin.

Bildbil. fig. 6

Ekvipotentialförbindning mellan motorhölje och drivenmaskin reducerar skador på lager i ansluten maskin (omledande koppling används).

FRG sid. 17, 20

Speciella jordningsregler för isolerat uppställda (gummi-dämpare etc) aggregat. Två oberoende skyddsjordningarkrävs på grund av höga avledningsströmmar.

FRG sid. 17 Bildbil. fig. 5

Omriktaren måste ofta stämplas ner om högre än defaultswitchfrekvens väljs. Skärmade kablar! Observera attvissa motorfilter endast kan arbeta med lågaswitchfrekvenser. FRG sid. 15 Bildbil. Fig. 1

OK

OK

OK

OK

OK

OK

OK

OK

OK

OK

OK

OK

ANL:_______________________________ POS:_________________ U:_______V P:_______ kW

Anm:______________________________ sign:_________________ datum:_________________

F

CHECKLISTA FÖR PWM FREKVENSOMRIKTARINSTALLATIONERBildbilaga. Några bilder från verkliga installationer. Bild 1-4 är varnande exempel. Bild 5 och 6 visar korrekta åtgärder. Foto: NEA och GKE.

NO

V 2

004

G

KE E

LEKTRO

NIK

AB,

GRAN

BERG

SD

AL

1 Inkonsekvent kabelval för motoranslutning. Skärmadekablar i apparatskåpet och oskärmade efter plintraden.Oskärmade motorkablar i anläggningen ger högstörstrålning och är ej tillåtna vid PWM motorspänning. 2 Ovan: Lägg aldrig störda och ostörda ledare i samma

kabelkanal! Här ligger motorledare till och från reaktorernatill vänster tillsammans med nätkablar till och från filter.Även styrkablar ligger i kanalen i denna ambitiösa men totaltfelaktiga installation.

3 Till vänster: Planera in alla filter från början! Och montera dem!Annars tvingas du ta till dåliga, dyra och ineffektiva improvisationer iefterhand.

4 Nedan: EMC-förskruvningar får inte monteras direkt i lackadplåt eller flänsar med isolerande packning. Avlägsna lack, se tillatt flänsar har ledande packning eller god metallisk kontakt medapparatlådan. Styrkabeln i EMC-förskruvning ej avmantlad. Rödapilar visar felen.

5 Isolerat uppställda fläktaggregat måste förses medextra jordledare för att enstaka fel (brott i jordledare)inte ska orsaka personfara på grund av högavledningsström i filter, kablar och motor. Grön pilvisar extra jordning.

6 Jordningsborstar ofta nödvändiga för att skydda lagren mot EDM(elektrokorrosion på grund av strömgenomgång). Här visasdubbelmontage med en lågresistiv och en slipande borste som hållerkontaktytan ren. Gröna pilar visar på borstarna.

Vi sammanfattar dimensioneringsavsnittet ien punktlista där vi repeterar några viktigapunkter:

• Vilken lasttyp tillhör den aktuella lasten d v svar inom lastens varvtalsområde har vi störstamomentkravet?

• Ställs det några speciella krav på driften an-gående acceleration/ retardation?

• Inom vilket varvtalsområde kommer mo-torn att arbeta? Får vi rimliga effektkrav påmotorn eller skall vi välja en växellåda (envanlig lösning om lastvarvtalet är lågt)?

• Uppvisar det matande nätet stora spännings-variationer? Undersök och dimensioneramotorn för den lägsta spänning som kanaccepteras.

• Frekvensomriktardrifter skall inte faskom-penseras!

• Dimensionera frekvensomriktaren eftermotorns märkström.

• Vilken typ av frekvensomriktare skallanvändas?

Det styrs bla av följande fyra punkter:

1. Vilka krav ställs på moment- och/ellervarvtalsreglering? Räcker det med en enkelfrekvensomriktare eller krävs det vektor-reglering? Vid höga krav på varvtalsnog-grannhet krävs det även en pulsgivare.

2. Kräver driften snabba inbromsningar?Små drifter använder lämpligast en bromsschopper. För stora drifter kan det varalämpligt att använda nätåtermatning,eventuellt i samband med ett gemensamtmellanled om det skall installeras mångadrifter.

3. Vilka kommunikationskrav ställs påfrekvensomriktaren? Räcker det med enstart- och stoppknapp eller krävs det störrekontrollmöjligheter för en operatör?

4. Vilket fabrikat skall väljas?

• Hur ser det matande nätet ut med avseendepå övertoner, hur stor är spänningsdistor-tionen innan frekvensomriktaren installeras?Kommer installationen att ge störande nivåerav spänningsdistorsion i nätavsnittet.

Sammanfattning dimensionering

• Hur stor är spänningsobalansen i den tänktamatningspunkten för frekvensomriktaren? Ärden större än 1-2 %?

• Hur stora spänningsdippar kan vi normaltförvänta oss i matande nät.

Vid en spänningsminskning kan vi identi-fiera tre problem:

1. Vid en spänningssänkning kommer den ifrekvensomriktarens lagrade energin attförbrukas.

2. Vid en spänningssänkning kommerfrekvensomriktarens lastström att öka ochdärmed dess förlusteffekt.

3. Vid en spänningssänkning kommer motor-driftens reglerprestanda att försämras.

• Om det matande nätet uppvisar spännings-dippar som stör driften kan något av följandeförslag vara en lösning:

• Öka den elektriska energi som finns lagrad iomriktarens mellanled dvs större mellanled.

• Använda/öka den rörelseenergi som driftensroterande delar uppvisar d v s kinetisk buff-ring.

• För små frekvensomriktare kan vi eventuelltanvända en “On Line” UPS för att klarakorta spänningsdippar.

• Om UPS-drift skall användas måste viförsäkra oss om att denna även klarar avcrestfaktorn för frekvensomriktarens last-ström och inte bara dess RMS-värde.

• Om vi vill kunna direktmata motorer vid ettfrekvensomriktarhaveri måste vi försäkra ossom att matande nätavsnitt och dess apparaterkan hantera motorernas startström. Vi måsteäven försäkra oss om att driften rent meka-nisk kan hantera de momentstötar somuppstår vid direktstart. Motorn måste ocksåskyddas termiskt genom ett separat skyddeftersom skyddssystemet i frekvensomrikt-aren inte är verksamt.

Vi sammanfattar installationsavsnittet i enpunktlista där vi repeterar några viktigapunkter:

• Planera installation. Det innebär att ävenundersöka vilka övriga störkänsliga appa-rater som finns i närmiljön till frekvens-omiktaren. Hur ser ledningsdragningarnaut för dessa apparater. Hur ser befintligtjordsystem ut?

• Tillse att installationen genomförs eftertillverkarens instruktioner. Detta för attCE-märkningen skall gälla!

• Behåll en obruten skärm, “Faradaybur”,från motor till frekvensomriktarens nätsida. Denna skärmning omfattar även tillfrekvensomriktaren anslutna signalkablar.

• Använd alltid tri-symmetrisk motorkabeld v s tre fasledare och skärm. Vid montagei mycket störkänsliga miljöer kan en kabelmed dubbla skärmar användas. Yttreskärmen jordas då endast i frekvensom-riktaren.

• Tillse att motorkabeln har en högspänningstålighet, om dess längd översti-ger 5-10 meter, så att inte isolationenåldras i förtid pga överspänningar påmotorsidan. Detta kan ge upphov till enökad frekvens av jordfel i motorkabel.

• Förlägg inte motorkablar bredvid nät- och/eller signalkablar. Avståndet till nätkablarskall vara minst 30 cm och till signalkablarminst 50 cm. Alla kabelkorsningar mellan

Sammanfattning installation

motorkablar och/eller kraft- och signal-kablar skall ske men 90 graders vinkel.

• Motorkablar skall jordas med 360 gradersjordning i både motor och ifrekvensomriktarskåp.

• Signalkablar mellan frekvensomriktare ochövriga apparater skall jordas 360 grader ibägge ändarna.

• Vid installation i känsliga miljöer kanutgående motorkabel i frekvensomriktarenförses med feritringar eller du/dt-filter föratt minska störnivåer i motorkablar.Denna åtgärd är oftast även gynnsam föratt minska lagerströmsproblematiken ifrekvensomriktardrivna motorer.

• Kabelstegar skall jordas.

• Tillse att alla metallytor på motorer, skåp-detaljer, kabelstegar osv som skall liggamotvarandra inte är målade. Eftersträvahela tiden så stora kontaktytor sommöjligt.

• Undvik generellt att mata frekvensom-riktare via jordfelsbrytare. Det kan varamycket svårt att lyckas med detta utan attbrytaren löser ut under drift.

• Kontrollera anläggningens allmännafunktion med avseende på störningar efterfrekvensomriktarinstallationen. Observeraatt anläggningar som uppvisar olika kör-sätt kan fungera klanderfritt i ett läge menuppvisa stora driftsstörningar i ett annat.

- Råd för elanvändare och allmäntsakkunniga inom elområdet vidanskaffning, installation och drift avfrekvensomriktare

FREKVENSOMRIKTAREFREKVENSOMRIKTARE

Inledning ................................................................................. 3Aspekter på frekvensomriktare .......................................................... 3

Varvtalsreglering ............................................................................. 3Energibesparing .............................................................................. 3

EMC ............................................................................................... 4

Frekvensomriktarprojekt ................................................................... 4

Förundersökning ...................................................................... 5

Dimensionering ........................................................................ 7

Inledning ......................................................................................... 7Lasttyp............................................................................................. 7Motortyp och storlek ........................................................................ 7Frekvensomriktare ............................................................................ 8

Faskompensering ............................................................................. 8Storlek och typ ................................................................................. 8Automatisk uppstart ......................................................................... 8Nätåterverkan ................................................................................. 9Spänningsobalans ........................................................................... 9Spänningsdippar ............................................................................. 9Energilager .................................................................................... 10Kinetisk buffring ............................................................................ 12UPS-drift ........................................................................................ 13Nödddrift ...................................................................................... 13

Installation ............................................................................. 15

Produkt och materialval .................................................................. 15Montage ....................................................................................... 15

Motorkablar................................................................................... 15Jordning ........................................................................................ 16Frekvensomriktare .......................................................................... 16Jordfelsbrytare ............................................................................... 16Idriftsättning .................................................................................. 17

Ombyggnad befintlig motordrift ............................................. 18

Sammanställning standarder för frekvensomriktare ................ 19

Referenslista .......................................................................... 20

Innehållsförteckning

Inledning

Aspekter på frekvensomriktareAsynkronmaskinen är den absolut vanligasteelmotorn som används idag. Det är en robustkonstruktion som kräver ett minimum avunderhåll och som oftast tål betydande kortva-riga överlaster. Motorerna finns i standardise-rade byggstorlekar med avseende på effekt ochvarvtal (poltal) och axelhöjd. Det har gjort detmöjligt att bygga samman motorn med lastersåsom pumpar och fläktar i motsvarande storle-kar så att när vi har valt en önskad pump ellerfläkt så finns det en passande motor som vi kanta direkt från “hyllan”. Det är lite som att byggamed lego.

Genom att mata växelströmsmotorn från enfrekvensomriktare erhåller vi möjlighet att medhög nogranhet styra motorns varvtal/ vridmo-ment. Därmed öppnas nya tillämpningsom-råden vilka tidigare endast var lämpliga förlikströmsdrifter.

När en elmotor ska matas från en frekvens-omriktare måste vi vara observanta på föränd-ringar som vi kan tvingas göra. Vi kan kommaatt tvingas till förändringar av drivsystemet föratt kompensera för de problem som enfrekvensomriktardrift kan ge upphov till. Vidombyggnad av befintliga motordrifter tillfrekvensomriktardrifter måste vi t.ex. försäkraoss om att den befintliga motorn uppvisar entillräckligt hög isolationsnivå. Detta för att klarade spänningstransienter som kan uppstå vidfrekvensomriktardrift. Vi måste även försäkraoss om att den använda motorkabeln och dessanslutningar uppfyller de krav som en frekvens-omriktardrift ställer på den ur EMC-synpunkt.Kabeln kan annars bli en kraftig störsändar-antenn.

VarvtalsregleringDet har alltid funnits behov av att i olikasammanhang kunna variera den drivna maski-nens varvtal. Under lång tid har likströmsdriftervarit den enda realistiska lösningen för driftersom kräver noggrann varvtalsreglering och/ellersnabb momentreglering. När de första frekvens-omriktarna började användas för ca 25 år sedanblev det plötsligt möjligt att varvtalsstyravanliga växelströmsmotorer.

De första frekvensomriktarna var behäftademed många problem. Det var t.ex svårt attarbeta vid låga frekvenser och varvtal då maski-nens avgivna moment varierade grovt vilket gavupphov till bl.a vibrationer. Det var svårt attåstadkomma snabba och noggranna regleringarav varvtal och moment för de tidiga frekvens-omriktarna. Varvtalsnoggrannheten kundehanteras med hjälp av tachometer/pulsgivare.

Men momentreglering var mycket svårt attåstadkomma då det inte gick att mäta rotor-strömmen vilken är proportionell mot avgivetvridmoment. Det var likströmsdrifternas starkasida dvs enkelheten att mäta likströms-maskinens ankarström och därmed kunnaerhålla snabb momentreglering. 10-20 ms är ettmått på hur snabbt momentregleringen för enlikströmsdrift kan kompensera för en moment-ändring i lasten.

Man började tidigt försöka beräkna via olikamotormodeller det vridmomentet maskinenbelastades med. Det krävs dock många ochsnabba beräkningar för att kunna få tillförlitligaoch aktuella momentvärden. Det är först sedanmikroprocessortekniken har utvecklats som dethar blivit möjligt att förse frekvensomriktarnamed tillräcklig beräkningskapacitet för rimligapengar. Med dagens mest avanceradefrekvensomriktare kan vi erhålla momentregler-ingar som har en regleringstid av 2-4 ms.

När vi arbetar med frekvensomriktare sominte använder någon motormodell utan enbartstyr varvtalet utifrån frekvensändringar pratar viom skalärstyrning, eller u/f-styrning. Närfrekvensomriktaren använder en motormodellför att försöka beräkna lastmomentet samtrotorvarvtal, pratar vi generellt om vektor-reglering.

EnergibesparingDå asynkronmaskinen inte har kunnats varvtals-reglerats enkelt utan frekvensomriktare har mantidigare i många tillämpningar använts princi-pen att “gasa och bromsa” samtidigt. Omluftflödet från en fläkt behöver justeras använ-des spjäll för att styra flödet, maskinen går dockpå fullvarv. Samma förhållande gäller de flestapumpdrifter. Strypreglering är vanligt även i

3

pumpdrifter. Flödet justeras då med en stryp-ventil.

Fläktdrifterna i Sverige förbrukade ca 10TWh år 2002, till en kostnad av 6 miljarderkronor. Denna energiförbrukning motsvarar ca1,5 kärnkraftverk. Genom att byta ut spjällreg-lering (eller strypreglering) mot varvtalsregleringi vårt fläktexempel finns det möjlighet att sparaenergi. Visserligen minskar fläktens energiför-brukning något när spjället stängs, men inte likamarkant som vid varvtalsreglering.

Om vi minskar varvtalet på en vanlig fläktmed kvadratiskt moment från fullt varv tillhalva varvtalet kommer effektförbrukningen attsjunka till en åttondel av effektförbrukningenvid fullvarv. Intresset för energieffektivitet vidfläkt- och pumpdrifter är gammalt, men tidi-gare saknades enkla och kostnadseffektivametoder att reglera varvtalet hos asynkron-maskiner.

EMCFrekvensomriktaren är en potentiell störsändare.Frekvensomriktaren skapar den önskadeutspänningen vid en viss frekvens genom elek-tronisk switchning. Utspänningen kommer attvara uppbyggd av korta spänningspulser.Spänningspulsernas branta flanker d v s kortastigtider, ger upphov till mycket högfrekventaspänningsövertoner. Dessa kan ge upphov tillstörningar på frekvenser över 100 MHz.

Vi kan återfinna dessa störspänningar både påfrekvensomriktarens nät- och motoranslut-ningar. Den största störkällan vid frekvensom-riktardrifter är omriktardelens anslutna motor-kablar. Dessa matar den anslutna asynkron-maskinen med en pulsbreddsmodulerad spän-ning vars spänningspulser, vid 400 V nätspän-ning, uppvisar en amplitud av 540 V. På grundav missanpassning av motorimpendansen motkabelimpedansen vid längre kablar (över ca 10meter) erhåller vi spänningsreflektioner vid

motoranslutningen. De kan ge upphov tillspänningsspikar vid motoranslutningen pådubbla mellanledsspänningen dvs över 1000 V.

Om asynkronmaskinen är ansluten via enoskärmad kabel, d v s en vanlig fyrledarkabelmed PEN-ledar, kommer denna att fungerasom en sändarantenn och vi kan få stora störfältsom stör bl a radiokommunikation. Det upp-står även kapacitivt kopplade jordströmmar ianläggningen. Om matande kabel till asynkron-maskinen är dragen via kabelstegar och/ellernära jordade metallytor kopplas en viss strömvia jorden tillbaka till matande frekvensom-riktare via transformatorns/centralens PEN-kretsar.

Vi finner i dag många frekvensomriktar-drifter som förorsakar diverse störningar inärliggande apparatur som t.ex. mätgivare,styrsystem, datorkommunikationer osv. Vid ennärmare undersökning av dessa installationerfinner man att det oftast har brustit i installatio-nen ur ett EMC-perspektiv. Det går t.ex. inteatt montera en frekvensomriktare medoskärmade motorkablar.

I dag finns en teknik som möjliggörfrekvensomriktardrifter som ger en sinusformadutspänning. Dock finns dessa frekvensomriktarei skrivande stund endast för motoreffekter upptill 11 kW.

EMC-problematiken är ett svårt område isamband med frekvensomriktardrifter.

FrekvensomriktarprojektVi kan dela in ett projekt för införande avfrekvensomriktare i tre viktiga delmoment sombestämmer slutresultatet.

1. Förundersökning

2. Dimensionering

3. Installation

4

Förundersökningen måste göras med avseendepå både dimensioneringen och installationen.Dimensionering och installation kan påverkavarandra och bör göras med tanke på detta. Vimåste alltid planera frekvensomriktarinstalla-tionen, så att den tar hänsyn till övrigainstallationer. Den måste ses som ingående i enhelhet och inte som en isolerad företeelse.

Frekvensomriktare är en potentiell störning-skälla och risken för störningar kan minimerasom förundersökningen görs med tanke pådenna risk. Frekvensomriktaren får inte skapanya problem som kanske blir större än deproblem den avses lösa. Förundersökningenmåste kunna svara på följande frågor:• Var ska vi placera frekvensomriktaren• Vilka störkänsliga apparater finns i dess

närhet• Vilka kabelvägar finns tillgängliga och vilken

typ av kablar finns redan dragna där

Men innan vi kan fördjupa oss i förunder-sökningen för installationen av eventuellafrekvensomriktare måste vi först dimensioneraoch bestämma oss för storleken på motor,kablage samt frekvensomriktare och matning.När detta är klart och vi har uppfattningar omdessa saker kan vi gå vidare med förundersök-ningen för installationen.

När vi har undersökt hur det omgivandeanläggningsavsnittet är konstruerat är det nudags att studera installationsanvisningarna frånvalt frekvensomriktarfabrikat. Om vi skallutföra en komplett nyinstallation är det förhål-landevis enkelt att anpassa installationen så attden optimeras ur EMC-synpunkt.

Om vi däremot skall utföra en nyinstallation/ombyggnad av en frekvensomriktardrift i enäldre anläggning, så kan vi nu med facit avundersökningen av befintlig anläggning samtmed installationskraven från tillverkaren skapaoss en klar bild av vad som krävs för en godinstallation. Ofta finner vi att installationen blirmer omfattande och dyrare än vad vi tänkt ossfrån början då vi inte beaktat vad installationenfår för konsekvenser ur EMC-synpunkt. Återtill ritbordet!

Förundersökning

Vid en installation av en/eller flera frekvensom-riktare måste vi studera tillverkarens rekom-mendationer för installationen. Observera attom dessa rekommendationer inte följs gällerinte CE-märkningen för driftsavsnittet! Detinnebär att det idag finns många motordriftersom inte har en giltig CE-märkning eftersomEMC-direktivets krav inte uppfylls. Det är enoftast dyrbar och alltid besvärlig process atterhålla CE-märkning för ett driftavsnitt. Obser-vera att ett anläggningsavsnitt som inte är CE-märkt inte får användas!

Varför bör vi då vara noggranna med monta-get av frekvensomriktare ur EMC-synpunkt?Frekvensomriktaren är en potentiell störsändaredär dess omriktardel utgör en mycket störrestörningskälla än dess likriktardel. Då frekvens-omriktaren skapar den önskade utspänningenvid en viss frekvens via switchar kommerutspänningen att vara uppbyggd av kortaspänningspulser. Spänningspulsernas brantaflanker dvs korta stigtid, ger upphov till myckethögfrekventa spänningsövertoner. Dessa kan geupphov till störningar på frekvenser över100 MHz.

Vi kan återfinna dessa störspänningar både påfrekvensomriktarens nät- och motoranslut-ningar. Frekvensomriktarens mellanled är oftastförsedda med drosslar för att minimera nätåter-verkan från omriktardelens switchar.

Den största störkällan vid frekvensomriktar-drifter. är omriktardelens anslutna motorkablar.Dessa matar den anslutna asynkronmaskinenmed en pulsbreddsmodulerad spänning varsspänningspulser, vid 400 V nätspänning, uppvi-sar en amplitud av 540 V. På grund av missan-passning av motorimpendansen mot kabel-impedansen vid längre kablar (över ca 10 meter)erhåller vi spänningsreflektioner vid motor-anslutningen. Denna kan ge upphov tillspänningsspikar vid motoranslutningen pådubbla mellanledsspänningen dvs över 1000V.Se avsnittet “Motoröverspänningar”, bilaga,sidan 40.

Om asynkronmaskinen är ansluten via enoskärmad kabel, dvs en vanlig fyrledarkabelmed PEN-ledare, kommer denna att fungerasom en sändarantenn och vi kan få stora störfält

5

som stör bl.a radiokommunikation. Det upp-står även kapacitivt kopplade jordströmmar ianläggningen. Om matande kabel till asynkron-maskinen är dragen via kabelstegar och/ellernära jordade metallytor kopplas en viss strömvia jorden tillbaka till matande frekvensom-riktare via transformatorns/centralens PEN-kretsar.

Vi finner i dag många frekvensomriktar-drifter som förorsakar diverse störningar inärliggande apparatur som t ex mätgivare,styrsystem, datorkommunikationer osv. Vid ennärmare undersökning av dessa installationerfinner man att det oftast har brustit i installatio-nen ur ett EMC-perspektiv. Det går inte attmontera en frekvensomriktare som vi tidigare

har monterat en huvudkontaktor för motorerdvs oskärmat montage i anslutning till övrig-utrustning och med oskärmade kablar.

EMC-problematiken är ett komplext ämnes-område. I bilagan finns det grundläggandeinformation om EMC-problematiken i sam-band med frekvensomriktardrifter:• Allmänt om EMC, (Elektromagnetisk

kompabilitet)” sidan 25• Högfrekventa störningar, sidan 28• Störda apparater, sidan 33• Motorkablar, sidan 38• Motoröverspänningar, sidan 40• Lagerströmmar, sidan 45

6

Dimensionering

InledningFör att kunna utföra en riktig dimensioneringmåste vi ha stor kunskap om den driftsmiljö viskall bygga en motordrift för. Ett mycketvanligt fel är att motordriften överdimension-eras, antingen av okunskap eller rädsla för attmontera en för liten motor i förhållande tilllastens moment. Det kan kännas tryggt attöverdimensionera en motordrift. Men detmedför onödigt höga maskinkostnader vidinköp samt kostnader för installation av elek-trisk matning till drift. Det medför även att enmotor som arbetar vid låga belastningsnivåerhar en sämre verkningsgrad, dvs en felaktigdimensionering medför oftast att framtidadriftskostnader för driften blir onödigt höga.

Vid dimensionering skall vi inte utföra någraegentliga avrundningar av våra beräknings-resultat förrän hela dimensioneringen är klar.Därmed försäkrar vi oss om att vi inte erhållanågra “kedjefel” i våra beräkningar. Samt att vidå även vet om vi väljer att överdimensioneramotordriften med t ex 25 % p g a framtidautbyggnadsbehov så blir överdimensioneringenendast 25 % och inget annat. Det är inte ovan-ligt att man lägger till en “säkerhetsmarginal” ialla enskilda steg i en dimensionering. Men dåförlorar vi kontrollen över dimensioneringen!Det finns dock en orsak till att vi eventuellt villöverdimensionera en drift, och det är livsläng-den. Genom att överdimensionera en motor-drift eller enskilda komponenter kan vi ökadriftens livslängd. Det kan vara lämpligt fördriftskritiska avsnitt där ett haveri kan medföralånga avbrott. Men denna eventuella överdi-mensionering är lämplig att utföra efter att dengenerella dimensioneringen är klar. Därmed harvi fortfarande kontroll över processen. Det kandock bli nödvändigt att göra om dimensione-ringen p g a att vi väljer en större komponent.En större motor kan medföra att vi måste ökastorleken på matande frekvensomriktare, kablarsamt skyddsapparatur.

LasttypFör att kunna göra en riktig dimensioneringmåste vi veta hur lasten uppför sig inom sittgivna varvtalsområde. Se vidare ”Lastensvarvtalsområde”, bilagan, sidan 13.

Vi kan identifiera fyra huvudtyper av last-moment:

1. Konstantmoment

2. Konstant uteffekt

3. Proportionellt moment

4. Kvadratiskt moment

När vi har identifierat lasttypen vet vi ävenvad vi kan förvänta oss i termer av vridmo-ment/effektbehov vid en varvtalsändring avlasten. Utifrån lasttypens momentkurva ochspecifik apparats datablad kan vi nu identifieradet maximala moment som krävs inomvarvtalsområdet.

Vi måste även ta hänsyn till eventuella kravpå acceleration av lasten. Om det finns minimi-krav på hur lång tid det får ta att accelerera och/eller retardera lasten mellan stillestånd ocharbetsvarvtal måste vi nu beräkna, utifråntröghetsmomentet för hela motordriften, hurstort vridmoment som krävs för detta.

Observera att för laster med större tröghets-moment är det inte ovanligt att accelerations-retardationskravet blir bestämande för motornsstorlek, dvs momentet kräver ett större vridmo-ment än vad som krävs vid normaldrift.

Motortyp och storlekNär vi har identifierat lastens varvtalsområdeoch maximala momentbehov är det dags attvälja motor. Om lastens maximala varvtal ärt ex 1400 rpm och det maximala vridmomentetär 25 Nm ger en snabb titt i en motorkatalogindikationen att en 4-polig asynkronmotor på4 kW är en lämplig motor. Men det är heltberoende av lastens typ d v s en kvadratiskmomentkurva som en pump ofta uppvisar harsin momenttopp vid högsta varvtalet.

En transportör har däremot ett moment-behov som är någorlunda konstant inomvarvtalsområdet. Vid frekvensomriktardriftkommer bl a motorns kylning att vara enfunktion av motorvarvtalet d v s i takt med attvarvtalet sjunker även motorns kylförmåga.Se även ”Kylning”, bilagan, sidan 9.

7

Om vi matar motorn med en spänning som haren frekvens högre än 50 Hz kommer ävenbelastningsgraden att behöva minskas på ma-skinen då motorströmmen minskar p g alindningarnas ökande impedans vid frekvensök-ning. För att undersöka om vi måste överdi-mensionera den motor vi tänkt använda använ-der vi en belastningsgraf. Se ”Belastningsgraf”Motor-Frekvensomriktare”, bilagan, sidan 12.

Figuren visar en belastningsgraf för en tänkt2- till 8-polig motor som matas med en frek-vens mellan 0 till 100 Hz. Belastningsgrafenvisar även belastningsbegränsningen för en tänktfrekvensomriktare vid start samt vid temporäraöverlaster. Lägg ut lastvarvtalet i grafen. Försökatt finna den motor som ger bästa balans mellanförluster över och under 50 Hz.

Om lasten kräver stora moment vid lågavarvtal är det oftast bäst att använda en växel-låda för att inte erhålla orimliga effektkrav pådrivande motor, se även ”Växellåda”, bilagan,sidan 14. I detta skede kan det ibland krävasbetydande jämförelser mellan olika motor-alternativ, med och utan växellåda, med ochutan extern motorkylning osv för att finna detlämpligaste motoralternativet.

Kom även ihåg att undersöka det matandenätets beteende. Uppvisar nätet markantaspänningsdippar (större än 5 %) måste antagli-gen motorn överdimensioneras då dess vridmo-ment är kvadratiskt beroende av matande nätsspänning. Se även ”Vridmomentets spännings-beroende”, bilagan, sidan 17. (Detta berörs ävenunder avsnittet om frekvensomriktare).

FrekvensomriktareFaskompenseringObservera att frekvensomriktardrifter inteskall faskompenseras. Frekvensomriktarens cosphi vid 50 Hz mot nätet är konstant ca 0,98.(Om vi även tar hänsyn till övertoner erhåller viett cos phi på ca 0,94.) Motorn erhåller sinmagnetiseringseffekt via frekvensomriktarensmellanled.

Storlek och typNär vi har bestämt drivande motors storlek ärdet mycket lätt att välja storlek på frekvens-omriktare. Matande frekvensomriktare skallkunna leverera en lastström som är minst likastor som motorns märkström. Men valet av typsamt fabrikat av frekvensomriktare kan varabetydligt svårare.

Nedan följer fyra punkter att beakta.

1. Vilka krav på varvtal och/eller moment-reglering ställer lasten:Räcker det med en frekvensomriktare somarbetar med skalärstyrning för att hantera dessakrav, eller krävs det vektorreglering eller kanskeäven pulsgivare för att hantera höga noggrann-hetskrav.

2. Kräver driften snabba inbromsningar/minskningar av varvtalet:Om så är fallet måste vi fundera på om vi måsteinstallera t.ex en bromschopper för att hanteraden bromsenergi som motorn matar in ifrekvensomriktaren under retardationsfaserna.

Om vi inte hanterar denna energi kan den,om den är tillräckligt stor i förhållande tillmotorns förluster, förorsaka en allt för höghöjning av mellanledets spänning varvidfrekvensomriktaren löser ur och larmar för högmellanledsspänning.

3. Vilka krav på kommunikation ställs påfrekvensomriktaren:Räcker det med en start och stoppknapp ellerkrävs det även en möjlighet att styra varvtaletvia en potentiometer eller skall motordrifteningå i en avancerad process och kommuniceramed överordnade system via ett nätverk?

4. Vilket fabrikat skall vi köpa:Vilket pris betingar likvärdigafrekvensomriktare hos olika leverantörer? Vilkafrekvensomriktare är sedan tidigare installeradedvs vilka reservdelar finns redan samt vilka typerbehärskar vi redan.

Vilken support kan vi erhålla? Om det är ettgenerationsskifte mellan olika frekvensom-riktarfamiljer kan det vara lämpligt att ävenundersöka andra fabrikat vid en nyinstallation,då en ny generation ofta kan skilja sig frånföregående lika mycket som från ett nytt fabri-kat.

Automatisk uppstartOm motordriften är otillgängligt monterad,t ex en pumpdrift ute i ett fjärrvärmenät, så kanvi kanske låta frekvensomriktaren starta uppautomatiskt efter ett stopp. Samma bedöm-ningsgrunder för vilka direktstartade motor-drifter som skall förses med 0-spänningsutlös-ning kan oftast användas för att bedöma vilkafrekvensomriktardrifter som kan direkstartasefter spänningsbortfall.

8

Andra drifter kräver att frekvensomriktardriftenstartas manuell eller styrs via en större automa-tisk uppstartssekvens t ex för en pappersmaskin.

NätåterverkanEn frekvensomriktare som ansluts till detmatande nätet kommer att ge upphov tillströmövertoner i det matande nätet. Dessaströmövertoner ger i sin tur upphov tillspänningsövertoner i det matande nätet pganätets kortslutningsimpedans. Se ”Övertoner”,bilagan, sidan 26.

Generellt bekymrar vi oss endast omspänningsövertoner i våra nät. Dock kommerallt för stora strömövertoner att ge upphov tillökade termiska förluster i matande transforma-tor. En tumregel är att strömdistorsionen förudda övertoner ej får överstiga 5 % av trans-formatorns märkström samt att jämna överto-ner ej skall överstiga 1- 2 % (beroende påtransformator). Det medför att vi kan tvingasatt minska belastningen för en transformatorsom börjar närma sig märkström och har enhög andel olinjära laster, eller byta ut den moten större transformator.

Enligt SS-EN 50 150 får inte spännings-distorsionen överstiga 8 % för lågspänningsnät,men generellt rekomenderas att nivån inteöverstiger 6 %. Observera dock att vissa indu-striella elnät kan uppvisa en betydligt högredistorsionsnivå. Dessa är dock dimensioneradeför denna nivå.Frekvensomriktare är normaltinte speciellt känsliga för spänningsövertoner påmatande nät och skall klara 8% utan problem.Direktanslutna motorer är dock betydligtkänsligare för spänningsdistorsion.

Enligt SS-EN 60 034-1 skall inte spännings-distorsionen för en direktansluten asynkron-maskin överstiga 2-3 %, beroende av motortyp.Det betyder att om vi har blandade laster, d v sbåde direktanslutna och frekvensomriktardrivnamotorer, måste vi vara observanta. Detta så attvi inte p g a nyinstallationer av frekvensom-riktardrifter i nätavsnittet driver upp spännings-distorsionen över denna nivå.

Om spänningsdistorsionen överstiger dettavärde måste belastningen på motorn minskas(gäller motor som arbetar vid märklast) eller enstörre motor installeras.

För ytterligare information om ström- ochspänningsövertonsproblematik i elnätet, seElforskrapporten “Elkvalitetsguiden, för elan-vändare och allmänt sakkunniga inomelområdet”.

SpänningsobalansVid installation av frekvensomriktare måste vivara observanta på eventuella spännings-obalanser i det matande nätet. Redan vid enspänningsobalans av 1 - 2 % kan en frekvens-omriktare som arbetar vid märklast drabbas avdriftstörningar. Detta då spänningsobalansen geren lägre utspänning från frekvensomriktarenvarvid motorns eftersläpning och ström ökar.Därefter kan det elektroniska motorskyddet ifrekvensomriktaren lösa för överström.

Vid lite större spänningsobalans kan ström-men i den fas med lägst spänning upphöra attflyta då fasens toppspänning sjunker underfrekvensomriktarens mellanledsspänning. Dettager en markant ökning av mellanledetsspänningsrippel vilket i sin tur medför att vierhåller momentvariationerna i motorn, skpendelmoment

SpänningsdipparVid installation av frekvensomriktare skall vi tahänsyn till elnätets beteende även med avseendepå spänningsdippar. Detta med tanke på attdetta är det största enskilda elkvalitetsproblemetför många industrier.

Vid en spänningsminskning kan vi identi-fiera tre problem:

1. Vid en spänningssänkning kommer den ifrekvensomriktarens lagrade energin attförbrukas

2. Vid en spänningssänkning kommerfrekvensomriktarens lastström att öka ochdärmed dess förlusteffekt

3. Vid en spänningssänkning kommermotordriftens reglerprestanda att försämras

Punkt 1:I de flesta elektriska apparater som är regleradepå något sätt finns det ett energilager. I ettnätaggregat finner vi en kondensator vilkenfungerar som energilager och därmed skapar enjämn utspänning.

Mellanledskondensatorn i en frekvensom-riktare fyller samma funktion. En UPS använ-der stora kondensatorer eller batterier för attkunna leverera energi vid ett spänningsavbrott.

Punkt 2:I takt med att matningsspänningen sjunkerkommer apparaten att dra en allt större last-ström då regleringen försöker hålla energiför-brukningen konstant. För asynkronmaskinen

9

kommer vridmomentet att minska och därmedökar eftersläpning och även strömförbruk-ningen för frekvensomriktaren.

Vid en spänningsdipp under en viss nivåkommer frekvensomriktaren att lösa ut förunderspänning i mellanledet. Det är nu dags attfundera på hur en sådan situation skall hanteras.

Punkt 3:Vid en spänningssänkning på matande nätkommer även spänningen till den frekvensom-riktardrivna motorn att minska. Denna spän-ningsminskning kan ge upphov till betydandeminskning av motorns vridmoment då detta ärkvadratiskt beroende av matningsspänningen.Därmed kan driftens reglersystem få avsevärdaproblem med att hålla varvtalet på önskad nivåvid momentvariationer.

EnergilagerEn normal frekvensomriktare är ofta energimäs-sigt dimensionerad för att klara ett spännings-avbrott dvs 0V med 100 % last under 8-10 ms.

Fig 1.Magnitud/Varaktighet(NORBO)

Frekvensomriktarens känslighet för enspänningsdipp bestäms huvudsakligen av tvåfaktorer:

1. Den elektriska energi som finns lagrad iomriktarens mellanled

2. Den rörelseenergi som driftens roterandedelar uppvisar, d v s kinetisk buffring(se “Kinetisk buffring” sidan 13)

För känsliga drifter kan vi dimensioneramellanledets energilagringsförmåga för attmotsvara storleken på de spänningsdippar viönskar klara. För att bedömma nätets beteendemåste vi först göra en nätanalys för att därefterkunna utifrån mätningarna bedömma eventu-ella storlekar på spänningsdippar.

När vi så har mätningarna kan vi enklarebedömma vad vi anser att det är rimligt attmotordriften klarar. Här kan vi använda ITIC-kurvan som ett hjälpmedel för att definiera engraf som visar de gränsvärden vi önskar attfrekvensomriktardriften skall klara.Denna graf kan sedan skickas till aktuellaleverantörer i en upphandling.

Figur 1 visar ett exempel på en sådan kurva.I figuren ser vi två gränslinjer. Den övre repre-senterar den gräns för överspänningar vi accep-terar. Den undre representerar underspännings-gränsen. Y-axeln är graderad i procent av märk-spänning och X-axeln är graderad i tid. Obser-vera att denna axel är logaritmisk.

I figuren ser vi ett antal punkter som represente-rar mätvärden. Dessa anger spänningsavvikelsensstorlek i procent samt avvikelsens varaktighet isekunder. De punkter som ligger innanför våratvå gränslinjer visar händelser vi kräver attfrekvensomriktardriften skall klara. De spän-ningsvariationer vars mätvärden ligger utanförlinjerna kan medföra störningar i driften mendessa accepterar vi.

10

Vi kommer att koncentrera oss på den undregränslinjen då spänningsdippar är ett mycketvanligare problem än överspänningar. Den övregränslinjen motsvarar ITIC:s övre gränslinje.

Extremt korta spänningsavbrott kommer inteatt störa vår drift, även om spänningsfallet är100 %. Detta då energiförlusten är mycketliten. Men någonstans går det en gräns för hurlånga ‘mikroavbrott‘ som utrustningen klarar.Denna gräns kan vi bestämma själva d v s det ärstorleken på frekvensomriktarens energilager(dess mellanled) som bestämer hur långaspänningsavbrott vi kan hantera utan drift-störningar.

Vi antar att frekvensomriktarens energiför-brukning är konstant. Det betyder att i taktmed att spänningsdippen ökar, minskar den tidsom utrustningen kan fungera problemfritt pådenna spänningsnivå. Vi kan beskriva det somatt ytan av en dip måste vara konstant, dvs omdip A är dubbelt så djup som dip B får dessvaraktighet endast vara 50 % av dip B. Om vikräver att frekvensomriktardriften skall klara enspänningsdip av 65 % under 150 ms finner videtta krav beskrivet i kurvan i den streckadecirkeln benämnd konstant energiområde. Vårtenergilager, d v s mellanled, är nu dimensioneratför att kunna hantera denna lutning av kurvan.Observera att en standardomriktare skall klaradetta värde utan ombyggnad.

Önskar vi klara en större spänningsdipp och/eller en längre tid krävs det en ombyggnad avfrekvensomriktaren. Observera att det är svårtatt bygga om små frekvensomriktare p g a deraskompakta konstruktion.

Det kan vara ett rimligare alternativ attinstallera en större frekvensomriktare vilken harstörre energilagringsmöjlighet i sitt mellanled.En variant kan även vara att installera en “OnLine” UPS som matar en eller flera småfrekvensomriktare. Rådgör med tilltänktleverantör.

Observera att de gränsvärden vi diskuterarendast avser apparater som arbetar nära ellervid märklastFör en spänningsdipp med en varaktighet längreän 175 ms upp till 10 sekunder finner vi gräns-avsnittet benämnt kort termisk tid. Dettarepresenterar den termiska profilen för enelektronik- eller en elkraftskomponent som börklara den ökade lastströmen pga en spännings-dipp med denna varaktighet och djup. Tillåtenspänningsdipp minskar successivt från 80 % till

95 % av nominell spänning. Om detta avsnittskall börja vid 70 eller 80 % är en diskussionom hur lågt vi kan tillåta att matningsspän-ningen sjunker och apparaten fortfarande kanuppfylla sin funktion. Här använder vi 75 %.Observera att vi nu inte skall betrakta enskildakomponenter utan betrakta apparaten somhelhet.

Observera dock att SS-EN 61 000-2-4 angertillåten spänningsvariation för ett klass 2 nättill +/- 10 %

Hur ser det aktuella nätets faktiska spän-ningsvariationer ut?

Området från 10 till 100 sekunder avser lastermed medium termisk tidskonstant t ex asyn-kronmaskiner. Dessa skall vara dimensioneradeför att hantera en spänningssänkning av minst5 % under längre tidsavsnitt. Det står ossgivetvis fritt att dimensionera dessa apparater föratt klara en större lastström som en funktion aven spänningsdipp, men det kan vara en god ideatt sätta snäva toleranser på de avsnitt som ärmer termiska till sin natur. Därmed kan vienkelt bestämma hur stor termisk buffert vikräver av en apparat genom vår dimensione-ringsberäkning.

Det kan synas enklast att även i detta områdeav kurvan kräva stora toleransnivåer men dettamotsvarar helt enkelt större apparater, d v s de ärmärkta för en större förlusteffekt. Och detkostar pengar att dimensionera upp en apparat.Ofta mer pengar än att bara kräva att dessenergilagringsmöjligheter skall förbättras t ex viafrekvensomriktarens mellanled.

Vad är då nackdelen med att kräva störreenergilager i våra apparater? Ett problem är attnär spänningen återvänder efter en kortvarig dipkommer vi att erhålla en uppladdningsström avkondensatorpaketen. Storleken av denna strömär en funktion av skillnadsspänningen mellankondensatorspänningen och nätspänningen i detögonblick spänningen återvänder, kondensatornsstorlek, stigtiden på spänningsflanken samtstorleken på induktanser i nätavsnittet. Vidnormal start av t ex en frekvensomriktare är detströmbegränsningsresistorer inkopplade i seriemed mellanledet för att begränsa inkopplings-strömmen.

När mellanledsspänningen närmar sig märk-spänning kopplas dessa resistorer bort ochfrekvensomriktaren är klar för drift. Men vid enspänningsdip under drift finns inte dessa skydds-

11

funktioner aktiva. Vi kan mildra eventuellaströmtoppar genom att koppla induktorer iserie med fasanslutningarna. Därmed får vi enströmbegränsning vars dämpning ökar i taktmed att spänningsflankens branthet ökar. Vimåste dock vara uppmärksamma på det spän-ningsfall som induktorn uppvisar undernormaldrift. Det krävs noggranna dimensione-ringar för att inte vi skall introducera merproblem än vad vi löser.

Ur ren kostnadssynpunkt kan det nog iblandvara billigare att installera en större frekvens-omriktare som kan hantera strömökningen somuppstår när spänningen återkommer. Dettajämfört med ombyggnader av standardom-riktare. Detta gäller framför allt mindrefrekvensomriktare. En diskussion med aktuellleverantör kan klargöra den mest ekonomiskalösningen utifrån aktuell motoreffekt.

Kinetisk buffringEn möjlighet som går att utnyttja i vissa drifts-fall är att använda lastens tröghetsmoment somen energikälla för att kunna hantera spännings-dippar. Vid en spänningsdipp styr frekvensom-riktaren ned utfrekvensen så att rotorn roterarvid ett översynkront varvtal varvid motorn nuarbetar som generator och matar energi in tillfrekvensomriktaren.

“Priset” för denna lösning blir att driftensvarvtal hela tiden sjunker då vi nyttjar denkinetiska energin hos lasten som energikälla.Har vi tur återvänder spänningen innan driftenstannar annars har vi åtminstone stoppat driftenpå ett kontrollerat sätt.

Detta kan vara en stor vinst i vissa driftsfalldär ett okontrollerat stopp kan förorsaka storaförluster av bearbetat material eller svåra skrot-

Fig. 2Magnitud/Varaktighet(ITIC)

Figur 2 visar skillnaden mellan den ursprungligaITIC-kurvan och vår exempelkurva (streckad).Denna kurva kan synas generösare för långatidsavsnitt, 90 % jämfört med våra 95 % nivå.Men denna skillnad kostar pengar p g a överdi-mensionering av apparater. Vår kurva ställerbetydligt högre krav på apparaten i det kortatidsavsnittet jämfört med ITIC-kurvan. Mendetta krav är förhållandevis billigt att uppfylla.Framför allt när vi börjar att ta hänsyn till vaddriftstopp för korta spänningsdippar i mångafall kostar.

hanteringar t.ex i kaskaddrifter där ett materialbearbetas samtidigt i flera drifter t ex ett vals-verk eller tråddrageri. Hur stora spännings-dippar /bortfall blir helt en fråga om förhållan-det mellan lasternas energiförbrukning kontrahur mycket energi som finns lagrat i driftensrörliga delar. Många motordrifter uppvisar dockendast obetydliga tröghetsmoment i dettasammanhang. En pump är ett exempel på enmotordrift med litet tröghetsmoment ochdärmed litet “energiföråd”. Ett sätt att erhålla ettkinetiskt energilager är att montera ett svänghjul

12

på en drift för att på så vis erhålla en viss immu-nitet mot spänningsdippar.

Möjligheten finns givetvis att kombinera ettstörre energilager i frekvensomriktarens mellan-led med att även utnyttja kinetisk buffring föratt vinna lite mera tid samt även erhålla kon-trollerade stoppsekvenser vid spänningsbortfall.

Denna lösning går enklast att implementeravid en större installation av frekvensomriktar-drifter. Om vi låter alla frekvensomriktarnaarbeta med en gemensam likriktare och ettgemensamt likspänningsmellanled är det enk-lare att överdimensionera mellanledet då detbyggs i ett eget skåp.

Denna lösning innebär även att om någonmotordrift går i översynkront varvtal dvsarbetar som broms/generator så kommer denenergin att matas in i det gemensamma mellan-ledet. Vi kan även öka redundansen enkelt i ettsådan driftsavsnitt genom att låta mellanledetmatas av två separata likriktare som matas viaseparata nätavsnitt/ transformatorer. Faller ettnätavsnitt ur fortsätter driften via det kvarva-rande nätavsnittet. Denna lösning kräver dockoftast en större fabriksinstallation för att vararimlig.

UPS-driftOm en UPS-anläggning används för kraft-matning av frekvensomriktare vid ett nät-bortfall bör man vara observant på det faktumatt strömriktarens nätström uppvisar encrestfaktor som är högre än crestfaktorn för ensinusformad ström. Crestfaktorn är förhållan-det mellan toppvärdet och rms-värdet för enkurvform. Det betyder att nätströmmen för enfrekvensomriktare kan uppvisa höga toppvär-den även om rms-värdet är lägre.

Den lastström som en UPS-anläggning ärmärkt med anges oftast som en rms-ström meden antagen crestfaktor av 1.4 dvs värdet för ensinusformad ström. Om frekvensomriktar-driften har en lastström som motsvarar UPS-anläggningens märkström kommer lastström-mens toppvärde att ge upphov till en överlastvarvid det kan inträffa att UPS-anläggningeninte förmår att hålla upp nätspänningen. Detmedför att motorns vridmoment minskarvarvid lastströmmen ökar ytterligare.

Kontrollera alltid crestfaktorn förfrekvensomriktardriften och att UPS-anlägg-ningen kan leverera den nödvändiga topp-strömmen utan att drabbas av överlast.

Observera att detta gäller UPS-anläggningar förbåde för kraft- och hjälpmatningar.

NöddriftFrekvensomriktare går sönder! Det bör man ta ibeaktande vid konstruktionen av en motordriftoch fundera vilka konsekvenser ett frekvensom-riktarhaveri får. Inom processindustrin är detvanligt att frekvensomriktare under en visseffektklass t ex 20 - 30 kW byts mot reservom-riktare då felsökning på plats oftast ger stopp-kostnader som kan vida överstiga kostnaden fören ny frekvensomriktare. Stora skåpmonteradefrekvensomriktare måste oftast felsökas på plats.Reservdelar lagerhålls då som enskilda kretskortoch kraftkomponenter.

OBS! Se till att ha aktuella kopior påfrekvensomriktarens parameterlistor tillgängliga.

Vi kan spara många timmars stopptid meddenna enkla åtgärd. Det kan ta lång tid attförsöka återskapa en frekvensomriktares konfi-guration om vi måste prova oss fram. Se äventill att en manual för frekvensomriktaren finnstillgänglig.

Vissa drifter kan kräva att man även kandirektmata motorn från nät vid ett frekvensom-riktarhaveri t.ex evakueringspumpar. En direk-start ställer oftast helt andra krav på ett elnät änen frekvensomriktarmatad motor. En asynkron-motor uppvisar en startström som kan vara 2 -11 ggr motorns märkström, se t ex ABB:smotorkatalog. Inom tung processindustri utgördetta oftast inga problem då dessa ofta harmycket höga kortslutningseffekter i sina nät. Idet borgeliga elnätet kan det dock ge upphov tillbetydande störningar om en motor direktstartasi nätet.

Om vi installerar en 4-polig 30 kW motormed en märkström av 55A kommer denna attuppvisa en startström enligt motorkatalog somär 8.2 gånger märkströmmen dvs 451A. Dennaström kräver oftast någon form av startappa-ratur som begränsar startströmmen. Detta föratt minska spänningsfall i det lokala elnätet vidmotorstart samt minska storleken på bakomlig-gande kabel och ställverksapparatur. Observeraatt en Y/D-start kräver att motorn kan startasobelastad för att ge önskad reduktion av start-ström. I många fall kan en mjukstart vara ett braval som startapparat.

En direktstart ställer oftast även större kravrent mekaniskt på de motordrifter som skallkunna direktstartas. Många av dagens frekvens-

13

omriktardrivna drifter är neddimensioneraderent mekaniskt jämfört med motsvarandedirektstartade drift. Detta då de mekaniskabelastningarna vid start ofta är betydligt lägrevid frekvensomriktardrifter. Detta måste beak-tas om en frekvensomriktardrift även skallkunna direktstartas vid ett frekvensomriktar-haveri.

14

Produkt och materialvalProdukt- och materialval tillfrekvensomriktardrifter har stor betydelse föratt undvika störningar i näraliggande apparateroch anläggningsdelar.

Oftast finner vi rekommendationer fråntillverkaren över vilka material som skall använ-das vid en installation t ex lämpliga nät-ochmotorkablar. Dock kan dessa rekommendatio-ner vara generella och kanske inte motsvara vadsom marknadsförs i Sverige. Eller så skulle dessaprodukter medföra att vi får helt nya kompo-nenter i vår anläggning som vi nu bör lagerförasom reservdelar. Det kan då vara lämpligt attvälja likvärdiga eller bättre produkter som bättresvarar mot det befintliga produktsortimentet.

MontageGrundprincipen för montaget skall vara attfrekvensomriktare, motorkablar samt motorutgör ett obrutet skärmsystem en s k Faraday-bur. Detta inkluderar även alla signalkablar tilloch från frekvensomriktaren.

Det som oftast är svårast att hantera vidkonstruktion/montage av frekvensomriktare ärdet faktum att vi inte längre arbetar vid 50 Hz .Det medför att vi nu arbetar i en anläggning därdet flyter betydande strömkomponenter somkan uppvisa frekvenser i MHz-området. Detsom utgör ett acceptabelt jordsystem vid 50 Hzkan uppvisa potentialskillnader mellan anlägg-ningsdelar som ger upphov till personfara vidhögre frekvenser. En vanlig orsak till problemvid frekvensomriktardrifter är att vi inte till-räckligt har beaktat problematiken med jord-ledare/återledare och potentialutjämning. Se”Faraday’s bur”, bilagan sidan 35.

MotorkablarVid frekvensomriktarmatning kommermatningsspänningen till motorn att innehållamånga och stora högfrekventa spänningar vilketmedför att det kan uppstå stora kapacitivaströmmar till jord i motorn. Dessa strömmarkommer när de återvänder till matningen att geupphov till spänningsfall i jordplan/jordledaresamt i transformatorns PEN-krets. Dessaspänningsfall, då framförallt spänningsfallet i

PEN-kretsen, kan ge upphov till störspänningari andra anslutna apparater.

För att minska störproblematiken användervi skärmade motorkablar. Men det gäller attskärmens impedans, d v s växelströmsmotstånd,inte är för högt då den skall leda stora strömmarvid höga frekvenser Om matande kabel uppvi-sar en hög impedans i skärmen, där den ka-pacitiva läckströmmen skall retuneras tillfrekvensomriktaren, kan denna ström vandra uti anläggningen via skyddsjord och eventuellapotentialutjämningar. Därmed erhåller vi envagabonderande störström i systemet som vi harförlorat kontrollen över.

Motorkablar ska vara trefasledare med skärm.För att försäkra oss om att de kapacitiva läck-strömmar vi erhåller bl a i motorn, skall ledastillbaka till frekvensomriktaren, skall skärmenuppvisa så låg impedans som möjligt. Denideala skärmen är en tätslutande metallfolie somhar lindats runt fasledarna. Vid montage ikänsliga miljöer skall vi vara medvetna om attden returström som flyter i kabelns skärm är enpotentiell störkälla. Då kan vi använda dubbel-isolerade motorkablar där den inre skärmenansluts både vid motor och frekvensomriktareoch den yttre skärmen endast ansluts vidfrekvensomriktaren.

I många mindre känsliga installationer kanmotorkablar av typ FKKJ med en skärmarea avminst 2,5 mm2 användas, se installations-anvisningarna från respektive frekvensomriktar-tillverkare.

Kabeln ska anslutas till motorn med 360graders kontakt för skärmen. Använd kortastmöjliga anslutningslängd av skärm till jordplinti motor. Förskruvningen ska använda ledandebussningar. Det innebär att kabelns mantelmåste skalas av så att dess skärm kommer ikontakt med bussningens hela inneryta. Pack-ning mellan lock och hus för motorplint skallvara ledande. Det innebär att lock och hus intefår uppvisa färg på de kontaktytor som pack-ningen berör. Motorkablar skall förläggas påegna kabelstegar för att minimera koppling avstörsignaler till andra ledare.

Avstånd till allmänna nätkablar skall vara 30cm och 50 cm till signalkablar. Alla kabel-

Installation

15

korsningar skall ske i 90 graders vinkel.

JordningVi kan inledningsvis konstatera att jordproble-matiken oftast kan bli komplex vid användan-det av frekvensomriktare. Det är svårt attentydig rekommendera en lösning som passaralla montage.

För att ha full kontroll över jordströmmarbör ett strikt stjärnformat jordsystem användas.Om vi börjar att binda samman komponenter iperiferin med varandra erhåller vi ett allmäntjordnät där det är mycket svårt att predikteravad som händer när vi introducerar HF- ström-mar p g a frekvensomriktardrifter. Det är inteovanligt när vi mäter ström i anläggningsdelarsåsom kabelstegar, armeringsjärn, vattenled-ningsrör, bärande järnbalkar o s v att vi finnervagabonderande strömmar på många ampere.Dessa vagabonderande strömmar kan inducerastörspänningar i kablar förlagda långt frånfrekvensomriktardrifterna. De vagabonderandeströmmarna ger även upphov till magnetfält ilokalerna. Det kan inte nog betonas vikten avett genomtänkt jordsystem vidfrekvensomriktardrifter.

Strikt stjärnformade jordnät uppvisar docknackdelar ur potentialutjämningssynpunkt.Detta då potentialutjämningen mellan närlig-gande anläggningsdetaljer som jordas via var sinjordlina kan uppvisa betydande potential-skillnader vid en stum kortslutning eller vid ettblixtnedslag. Detta kan innebära livsfara och/eller att diverse utrustning förstörs som t exolika givare i anläggningen. Inom industrinöverdimensionerar man ofta sitt jordnät samtjordar “allt överallt” för att minska risken medpotentialskillnader. Det medför att man accep-terar en ökning av jordströmmarna.

Observera att vi även kan erhålla högapotentialskillnader mellan en frekvensom-riktarmatad motor och omgivande metall-föremål, t ex den pump eller fläkt som motorndriver, om jordningen inte är utförd på ettHF-mässigt riktigt sätt. Det kan ge upphovtill personfara!

Det innebär att vi ska binda samman t ex enfläkt med drivande motor via en jordfläta. Vikan inte förlita oss på en jordlina som kanskegår 5-10 meter till en gemensam jordnings-punkt och en jordlina från denna punkt tillfläkten. Denna jordning är helt tillfredställandevid 50 Hz, men vid de högre frekvenserna blir

impedansen alldeles för hög. Om fläkten drivsmed ett kilrem och om motorn är monterad påavvibrerande gummikuddar kan potential-skillnaden mellan motor och fläktgodset blihundratals volt!

FrekvensomriktareFrekvensomriktare monteras i ett HF-tätt skåp.Tillse att skåpets alla sidor har metallisk kontaktmed varandra dvs var observant på om färgfinns mellan plåtar. Tillse att skåpdörr är jordadtill skåpet via en jordfläta samt att allapackningar/lister i dörr är av ledande typ.

Alla kabelgenomföringar till skåpet skall varajordade 360 grader, alla packningar i förskruv-ningar skall vara av ledande typ. Skärm skallfölja ledare så långt som möjligt d v s minimeralängden av oskärmade kraft- och signalledare.De uppskalade ledarna skall vara maximalt10 cm. Kraft och signalledare skall ej drasparallellt i skåp. Alla korsningar av kraft- ochsignalkablar skall ske i 90 grader.

Om frekvensomriktaren förses med ettEMC-filter på nätsidan skall detta anslutas tillfrekvensomriktaren via en skärmad kabel ommontaget sker utanför frekvensomriktarskåpet.Om filtret monteras i skåpet måste stor nog-grannhet iakttagas så att inte kablar till och frånfiltret förläggs i motorkablarnas närhet.

Men i industrimiljö utgör sällan lednings-bundna HF-störningar frånfrekvensomriktarens nätanslutning något pro-blem. Dessa störnivåer är oftast betydligt lägrejämfört med störnivåerna på frekvensomrik-tarens motorsida. Ett EMC-filter kommer dockatt öka strömmarna i jordledarna. Detta kanmedföra ökade störningar för annan utrustningvia PEN/Jordledare. Exempelvis kan jordfels-brytare lösa ut okontrollerat.

För känsliga miljöer kan alla in- och utgåendesignalkablar förses med ferritkärnor för attminimera störsignaler. Försiktighet måste dockiakttagas med eventuella pulsgivarkablar dådessa kan innehålla förhållandevis högfrekventapulser från pulsgivare. Om dessa filtreras förhårt kan det störa eventuella varvtalsregleringar.

JordfelsbrytareJordfelsbrytarens funktion är att skydda motfarliga strömmar vid felaktiga utrustningar t exnär en apparats metalhölje blivit strömförande.Genom att jämföra den ström som flytergenom faserna med den ström som återvänder

16

via N-ledaren kan vi avgöra om det har “för-svunnit” ström. Detta kan ske t ex vid ettallmänt jordfel eller via den ström som kanflyta genom en person som berör en ström-förande detalj samt jord. Därmed kommer enviss ström att återvända till matningspunktenvia PE-ledaren, och inte N-ledaren, varvid detuppstår en obalans i jordfelsbrytarens mätkretsvarvid brytaren gör nätavsnittet spänningslöst.Jordfelsbrytare avsedda för personskydd uppvi-sar ofta en brytström på 30 mA. Brytare av-sedda för brandskydd bryter vid en felström på300 mA.

En frekvensomriktare förorsakar generelltjordströmmar mellan 50 och 500 mA. Detinnebär att en frekvensomriktare som matas viaen jordfelsbrytare avsedd för personskyddomedelbart kommer att lösa ut brytaren. Envanlig rekommendation från frekvensomriktar-tillverkare är att ansluta frekvensomriktaren tillen matning utan jordfelsbrytare för att undvikaproblem. Det finns i dag inga generella lös-ningar som möjliggör drift med valfri frekvens-omriktare mot 30 mA jordfelsbrytare.

IdriftsättningVid igångkörning av en frekvensomriktardriftskall vi vara mycket observanta på tecken somtyder på störningar i kringliggande apparatur.Det är även lämpligt att utföra vissa kontroll-mätningar:

• Hur stor är strömdistorsionen? Harinstallationen ökat den samlade övertons-halten i matningspunkten över den nivåsom är acceptabelt ur den matandetransformatorns synpunkt. Hur myckethar spänningsdistorsionen ökat efteranslutningen av nya frekvensomriktaren?

• Har det skett en markant ökning av jord-strömmarna? Mät i några centrala punkterrunt frekvensomriktaren/motorn före -efter installationen.

• Undersök eventuella potentialskillnaderrunt motorn och närliggande kompo-nenter. Har potentialutjämningen varitgod ur HF-synpunkt eller finns det riskför personfara?

Observera att dessa mätningar skall utförasmed en mätutrustning som uppvisar enbandbredd av minst 20 MHz.

17

Ombyggnad befintlig motordrift

Frekvensomriktarna ger oss möjlighet att viaombyggnad av befintliga direktdrivna motor-drifter erhålla många fördelar. Ett exempel ärden energibesparing som kan erhållas när enventilstyrd flödesreglering byts till en varvtals-reglerat flöde i en pumpdrift. När flödet mins-kas via en strypning av ventilen erhålls en vissminskning av pumpmotorns effektförbrukning.

Om varvtalet för en pumpdrift sänks frånmaxvarv till halva varvtalet sjunker effektför-brukningen till en åttondel (vi antar en pumpmed kvadratisk momentkurva). Om vi under-söker det befintliga pump- och fläktbeståndetsom idag är i drift kan vi konstatera att detfinns mycket stora energibesparingar att göramed hjälp av en ombyggnad till varvtalsregle-ring.

Det är ofta lockande att öka ett flöde i enbefintlig pump- eller fläktanläggning via envarvtalshöjning av drivande motor. Men om vihöjer varvtalet med 10 % för en pumpdriftmed kvadratisk momentkurva kommermomentbehovet att öka med ca 20 %. Gene-rellt ökar då effekten som motorn drar med ca30 % men om motorn arbetade vid sin märk-frekvens, 50 Hz, vid höjningen måste vi ävenkompensera för frekvenshöjningen. Det medföratt effektbehovet snarast ökar med 40 %, se“Beräkningsexempel: Kvadratiska moment”,bilagan, sidan 19.

Vi stöter med jämna mellanrum på exempeldär en sådan flödeshöjning har fungerat utanproblem, men det betyder inte att vår matema-tik i exemplen är felaktig, bara att dessa motor-drifter har varit starkt överdimensionerade frånbörjan!

Ett problem som ibland uppstår när enflödesreglering byggs om från spjällreglering tillvarvtalsreglering är att vid ett eller flera vartalerhålls en resonansvibration i systemet. Dennaresonans kan ge upphov till mycket svåravibrationer i systemet vilket kan ge upphov tillmekaniska haverier. De flesta moderna frekvens-

omriktarna erbjuder idag möjligheten att spärraför ett eller flera varvtal där en resonans uppståri systemet. Därmed kan resonansproblemenoftast minskas betydligt eller helt undvikas.

När en äldre direktdriven motordrift försesmed frekvensomriktare är det några punktersom bör beaktas:

• Räcker motorns befintliga kylning till närvi sänker varvtalet?

• Räcker motorns befintliga vridmoment tillför lastens behov om vi skall arbeta övermotorns märkfrekvens?

• Vad betyder en eventuell varvtalshöjningför lagrens livslängd och smörjintervaller?

• Klarar befintliga motorkablar av de kabel-överspänningar som frekvensomriktar-driften ger upphov till?

• Består motorkabeln av tre fasledare ochskärm så att de kapacitiva spänningso-balanserna minimeras och därmed en avorsakerna till lagerströmmar i motorn?

• Uppvisar befintlig motorkabels skärm entillräckligt låg impedans för att dekapacitiva läckströmmarna skall ledastillbaka till frekvensomriktaren via kabelnoch inte vandra ut i anläggningens jordnät?

• Är befintliga motorkablar dragna på stegartillsammans med t.ex signalkabel ellergivarkablar vilka kan störas?

• Är den befintliga motorns isolationsklasstillräcklig för att kunna hantera despänningstransienter som kabelöverspän-ningarna ger upphov till?

• Hur är motorn jordad mot omliggandeanläggningsdelar? Finns det risk förhögfrekventa potentialskillnader mellanmotor och närliggande metalldelar?

• Finns det närliggande apparatur vilka kanstöras av en frekvensomriktardrift? Gårdet att göra ett EMC-riktigt montage?

18

Sammanställning standarder för frekvensomriktare

SS-EN 60204-1Maskinsäkerhet - Maskiners elutrustning -Del 1: Allmänna fordringar

SS-EN 50178Elektronikutrustning, inklusive kraftelektro-nik, i elektriska starkströmsinstallationer

SS-EN 61800-2Varvtalsstyrda elektriska drivsystem - Del 2:Specifikationer och märkdata för lågspändaväxelströmsdrivsystem med variabel frekvens

SS-EN 61800-3Varvtalsstyrda elektriska drivsystem - Del 3:EMC-fordringar och speciella provnings-metoder

SS-EN 61800-5-1Varvtalsstyrda elektriska drivsystem - Del 5-1:Elektrisk, termisk och mekanisk säkerhet

SS-EN 55011Högfrekvensutrustningar för industriellt,vetenskapligt och medicinskt bruk (ISM-utrustning) - Radiostörningar – Gränsvärdenoch mätmetoder

SS-EN 61000-4-2Provning av immunitet mot elektrostatiskaurladdningar

SS-EN 61000-4-3Provning av immunitet mot utstråladeradiofrekventa elektromagnetiska fält

SS-EN 61000-4-4Provning av immunitet mot snabbatransienter och pulsskurar (Burst)

SS-EN 61000-4-5Provning av immunitet mot stötpulser(Surge)

SS-EN 55022Utrustning för informationsbehandling –Radiostörningar - Gränsvärden och mät-metoder

SS-EN 61000-6-1Generella fordringar - Immunitet hos utrust-ning i bostäder, kontor, butiker och liknandemiljöer

SS-EN 61000-6-2Generella fordringar - Immunitet hos utrust-ning i industrimiljö

SS-EN 61000-6-3Generella fordringar - Emission från utrust-ning i bostäder, kontor, butiker och liknandemiljöer

SS-EN 61000-6-4Generella fordringar - Emission från utrust-ning i industrimiljö

19

Materialet är sammanställ av diverse föreläsnings- och kursmaterial ifrekvensomriktardrifter från NORBO KraftTeknik ABLK Utveckling Mellerud, om pumpproblematikBengt-Arne Walldén, Stora Enso Packaging Boards, Skoghalls MillTechnical guide no. 3 ABBTechnical guide no. 4 ABBTechnical guide no. 5 ABBTechnical guide no. 7 ABBBeskrivning av hårdvara för ASC 600/ACS 800 ABBInstallationsanvisningar och hårdvarubeskrivningar för SIEMENS MasterDrivefrekvensomriktare

Referenslista

20

Bilaga till Frekvensomriktare- Guide för elanvändare och allmänt sakkunniga inom elområdet

Denna bilaga innehåller fördjupningarinom olika delar av ämnessområdet frek-vensomriktardrifter. Den är avsedd som ettkomplement till elforskrapporten omanskaffning, installation och drift av frek-vensomriktare.

Projektets syfte är att, i kortfattad form,sammanställa praktiskt användbara rådom hur anskaffning, installation och driftav maskiner med frekvensomriktare kangöras, utan att frekvensomriktaren för-sämra elkvaliteten för andra elanvändareanslutna till elnätet eller för nätägaren,samt att den egna utrustningen utformas såatt den fungerar väl under de förutsätt-ningar som det publika elnätet erbjuder.

Praktisk Elkvalitet i


Startmetoder - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 2Y/D-start- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 2Mjukstart (Softstarter) - - - - - - - - - - - - - - - - - 3

Dimensionering av asynkronmotordrift - - - - - - - - 4Asynkronmotorns varvtal - - - - - - - - - - - - - - - - - - 4

Poltal - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 4Eftersläpning - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 5

Vridmoment - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 6Kylning - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 9 Lastmomentets varvtalsberoende - - - - - - - - - - - - - - 10

Konstant moment - - - - - - - - - - - - - - - - - - 10Konstant uteffekt - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 10Proportionerligt moment - - - - - - - - - - - - - - - 11Kvadratiskt moment - - - - - - - - - - - - - - - - - 11

Belastningsgraf Motor-Frekvensomriktare - - - - - - - - - 12Lastens varvtalsområde - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 13Växellåda - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 14Val av frekvensomriktare - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 17

Vridmomentets spänningsberoende - - - - - - - - - - 17Beräkningsexempel: Kvadratiskt moment - - - - - - - - - - 19Varvtalsreglering - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 20Generatordrift- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 21Motorskydd - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 23

EMC (Elektromagnetisk kompabilitet) - - - - - - - 25Direktiv - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 25

Immunitet och Emission - - - - - - - - - - - - - - - 26Frekvensomriktaren som störkälla - - - - - - - - - - 26

Övertoner - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 26Högfrekventa störningar - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 28Störningstyper - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 30

Ledningsburna störningar- - - - - - - - - - - - - - - 31Radiostörningar- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 32Störda apparater - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 33

Skärmade ingångar - - - - - - - - - - - - - - - - - - 34


ii Praktisk Elkvalitet

Faraday´s bur - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 35Motorkablar - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 38Motoröverspänningar- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 40

Maskinstorlek - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 41Kabellängd- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 41

du/dt Filter- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 43Slumpmässigt lindad maskin - - - - - - - - - - - - - 44Mallindad - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 44Ombyggnad av äldre drifter- - - - - - - - - - - - - - 44

Lagerströmmar - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -45Bakgrund - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 45Frekvensomriktardrifter - - - - - - - - - - - - - - - - - - 471: Högfrekventa cirkulerande strömmar - - - - - - - - - - 472: Axeljordade strömmar - - - - - - - - - - - - - - - - - - 50

Extern uppladdning av motoraxel - - - - - - - - - - - 513: Kapacitiva urladdningsströmmar - - - - - - - - - - - - 52

Förebyggande åtgärder - - - - - - - - - - - - - - - - -531: Högfrekventa cirkulerande strömmar - - - - - - - - - - 53

Common mode och du/dt filter - - - - - - - - - - - - 552: Axeljordade strömmar - - - - - - - - - - - - - - - - - - 563: Kapacitiva urladdningsströmmar - - - - - - - - - - - - 56

Referenslista - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -57

Författare: Reidar Gustavsson NORBO KraftTeknik AB

Elforskrapport 2

Startmetoder

STARTMETODERInnan vi tittar närmare på dimensionering/konstruktion av frek-vensomriktarstyrda motordrifter skall vi titta på två vanligt förekom-mande alternativa startmetoder.

Y/D-startDenna har tidigare varigt den vanligast förekommande startmetodenför att minimera ström- och momenttoppar vid inkoppling av asyn-kronmotorn till det matande nätet. Det är inte ovanligt med start-strömmar som är 5-10 ggr motorns märkström. Detta kan ge upphovtill betydande spänningsdippar på matande nät vid en direktstart aven motor. Genom att koppla om en motor mellan Y- och D-kopplingkan vi begränsa strömtopparna vid start. För ett 400 V nät skall mo-torn vara märkt 400/690 dvs lindningarna skall vara dimensioneradeför 400 V vid D-koppling. När vi startar maskinen Y-kopplad matas lindningarna med 230 Vdvs ca 58% av huvudspänningen. Därmed reduceras startströmmentill ca 1/3 av startströmmen vid direktstart. Avgivet vridmomentminskar till ca 25% av vridmomentet vid märkspänning.

Fig 2.1

Fig 2.1 visar fasspänning och ström vid en Y/D-start av en 235 kWasynkronmotor. Observera att omslagstiden mellan Y och D kanminska från ca 6 sekunder till 1-2 sekunder i detta exempel.

Nackdelen med Y/D-starters är att om inte motorn når minst 90% avmärkvarv i Y-läge innan vi kopplar om till D-läge kan vi erhålla enström och momentstöt vid omkoppling som närmar sig den vid endirektstart. Det betyder i praktiken att vi endast bör använda Y/D-starten för drifter som kan startas obelastade.

Y/D-start

Vrm

s Irm

s

14:33:0214:33:04

14:33:0614:33:08

14:33:1014:33:12

14:33:14

215

225

235

0500

10001750

Startmetoder

3 Elforskrapport

Mjukstart (Softstarter)En variant av spänningsvariation vid start för att styra ström ochvridmoment är mjukstartern. Den ger oss möjlighet att variera spän-ningen över motorn steglöst. Den arbetar med samma princip somen ljusdimmer, dock är den 3-fasig. Mjukstartern är i dag vanligt fö-rekommande vid start av större fläkt och pumpdrifter. Spänningenökas upp till märkspänning enligt en inställbar ramp. Många mjuk-starter ger även möjlighet att minska spänningen efter en valbarramp. Detta är en fördel t.ex vid pumpdrifter där man arbetar meden vertikal vattenpelare och backventiler. Genom att sänka spän-ningen enligt önskad ramp minskar flödet kontrollerat och man slip-per tryckstötar och skadade backventiler då pumptrycket försvinnerabrupt vid direktfrånkoppling av drivande motor. Observera dock atten softstarter inte kan användas för att styra en motors varvtal, en-dast den matande spänningen till motorn.

Elforskrapport 4

Dimensionering av asynkronmotordrift

Asynkronmotorns varvtal

DIMENSIONERING AV ASYNKRONMOTORDRIFT


PoltalFig 2.2 1883 konstruerade Nikola Tesla den första 3-fas maskinen. Denna

byggdes med utpräglade poler. I dagens moderna maskiner så är fäl-tet uppbyggt av lindningshärvor där varven ligger förskjutna i spår istatorn, se Fig 2.2. Detta brukar kallas för en steglindning (lap wind-ing). Dessa lindningar består av en uppsättning fasgrupper vilka ärjämt fördelade i spår runt statorn innerväggar. Antalet grupper be-stäms av antalet poler. Samt spolar som respektive faslindning äruppdelad på. Minimiantalet spår för en 4-polig maskin med en spoleper fas är antalet poler gånger fasantalet. Det ger i detta exempel 12spår i statorn. Fördelen med att dela upp respektive faslindning i fleraspolar är att startmomentet förbättras och maskinen blir tystare. Omvi väljer att fördela faslindningarna på t.ex 5 spolar krävs det 60 spo-lar som förläggs i 60 spår. Vi inser att maskinens konstruktion försvå-ras och priset ökar i takt med att lindningsantalet per fas ökar. En bil-lig 4-polig maskin har oftast 2 spolar per fas dvs 24 spolar och spår.I rotorns lindningar uppstår det ett roterande magnetfält. Detta varv-tal kallas för det synkrona varvtalet och bestäms av matande nätsfrekvens och maskinens poltal. Det synkrona varvtalet är:

Beräkning 2.1 Där f = nätfrekvens, P = maskinens poltal

Vad blir varvtalet för en 2-polig maskin vid 50 Hz?

n/min

Vi kan för ett 50 Hz nät förenkla beräkningen till 2 pol = 3000 n/min4 pol = 1500 n/min6 pol = 1000 n/min

8 pol = 750 n/min10 pol = 600 n/min12 pol = 500 n/min

Det står oss fritt att konstruera en motor med hur många poler somvi vill, det gäller bara att se till att ett tillräckligt antal spår finns istatorn som kan hålla våra lindningar. Om vi tittar i en motorkata-log för standardmotorer ser vi att det högsta poltalet är 8. Vi kan specialbeställa maskiner med ett poltal upp till 12. Motorermed högre poltal är sällsynta.

nS120 f×

P-----------------=

nS120 f×

P----------------- 120 50×

4--------------------- 1500===

nS6000

P------------=


5 Elforskrapport


EftersläpningObservera att rotorns varvtal inte är detsamma som det i statorn ro-terande magnetfältets varvtal. Fältlinjerna från statorns magnetfältmåste “skäras” av stegens ledare, eller burens stavar för att rotornskall bilda ett eget magnetfält. Det betyder att rotorns varvtal måstevara lägre än magnetfältet i statorns varvtal.Den asynkrona motorn uppnår aldrig det synkrona varvtalet utandess varvtal är en balans mellan det vridande moment som utvecklasoch det arbete som belastningen kräver. Även om motorn roterar ut-an yttre belastning så måste fortfarande lagerfriktioner och den lastsom den inbyggda fläkten trots allt utgör övervinnas. Tomgångsvarv-talet ligger mycket nära det synkrona varvtalet, skillnaden är oftastmindre än 0.1% för lite större maskiner.Vid märklast skiljer sig inte varvtalet mycket från det synkrona varv-talet, eftersläpningen för en stor motor på t ex 1 MW överstiger sällan0.5% och för små, 10 kW eller mindre sällan mer än 4%.Eftersläpningen (kallas för slip på engelska) beräknas enligt:

Beräkning 2.2 Där = synkrona varvtalet och = det aktuella varvet

Antag en 2-polig asynkronmaskin vars märkvarvtal, dvs det varvtalmaskinen uppvisar vid märklast, är 1450 n/min. Hur stor eftersläp-ning uppvisar denna maskin vid märklast:

En eftersläpning på 1 betyder att motorn står stilla, en eftersläpningstörre än ett betyder att motorn drivs baklänges, en eftersläpning likamed 0 betyder att motorn roterar med synkront varvtal.Om eftersläpningen är negativ, så driver lasten motorn till ett varvtalsom är större än det synkrona varvtalet.Observera att eftersläpningen är sortlös. Om vi multiplicerar efter-släpningen med 100 får vi eftersläpningen i% av det synkrona varv-talet. I ovanstående beräkning får vi en eftersläpning av 3.3%.

SnS n–

nS

--------------= nS n

SnS n–

nS

-------------- 1500 1450–1500

------------------------------ 0 033,===

Elforskrapport 6


Vridmoment

VridmomentFig 2.3 Vridmomentet är ett mått på styrkan av en vridande kraft och dess

definition är:Kraften gånger det vinkelräta avståndet från kraftens an-liggningspunkt till momentpunkten

Momentpunkten är den punkt runt vilken rotationen sker. (T är en förkortning av det engelska uttrycket för vridmo-

ment, Torque). Enheten för vridmomentet blir [Nm]. Omvandlingenmellan mekaniska effekten på en motoraxel och det avgivna vridmo-mentet sker enligt följande samband:Beräkning 2.3

Där P är i watt och n är varv per minut.

Vridmomentet för en 4-polig motor som utvecklar 4 kW vid 1425 n/min är:

Det betyder att det nominella vridmomentet på motoraxeln är ca 27Nm. Men kom i håg, som enheten indikerar, att vridmomentet är 27Nm i ytterpunkten på en hävstångsarm av 1 meters längd, monteradpå motoraxeln. Om armen vore 0.5 meter så skulle det uppmätta mo-mentet vara 54 N, och om armen vore 2 meter lång så blev det upp-mätta momentet 13.5 N.Vi kan givetvis stuva om formeln i Beräkning 2.3 för att beräkna deneffekt som krävs för önskat vridmoment vid ett givet varvtal:

Beräkning 2.4

Beräkning 2.4 visar att effektbehovet förhåller sig linjärt till varvtaletdvs om vi fördublar varvtalet för ett givet moment fördubblas äveneffektbehovet.

F

l

l

F

T F l×=

TP

ω rad/s[ ]---------------------- P 9 55,×

n--------------------==

T4000 9 55,×

1425----------------------------- 26 8Nm,==

Pn T×9 55,-------------=


7 Elforskrapport

Vridmoment

Fig 2.4

Fig 2.4 visar förhållandet mellan avgivet vridmoment och varvtal/poltal för olika motorer med märkeffekten 4 kW och

Fig 2.5

Observera att ström-kurvan i grafen inte ärskalenlig, märkström

kontra maxström

Fig 2.5 visar asynkronmaskinens momentkurva. Vi antar här en 4-polig maskin på 4 kW. Vi kan belasta maskinen med maximalt ettvridmoment av 27 Nm kontinuerligt för termisk stabilitet. Om viöverstiger denna nivå kommer maskinens temperatur att överskridatillåten maxtemperatur och förstörs slutligen. Vi ser i grafen att vidmärklast blir varvtalet 1435 n/min dvs en eftersläpning på 4.3%.

2 poler3000 n/min

50 Nm

100 Nm

4 kW

2 kW

10600

8750

61000

41500

112 112 132 160 Motortyp

Nm

kW

SynkrontVarvtal

MagnetiseringsStröm

MärkVarvtal

Maxström 60 A(låst rotor)

Startmoment

77 Nm

Märkmoment27 Nm

1500 n/min1435

Märkström8.6 A

Maxmoment81 Nm

Minmoment

Elforskrapport 8


Vridmoment

Det maximala momentet vi kan belasta maskinen kortvarigt med ärca 83 Nm. Överstiger lastmomentet detta värde kommer maskinenatt stanna. Det vridmoment maskinen utvecklar vid start är 78 Nm.Som grafen visar finns det ett minställe på momentkurvan dvs vi fin-ner ett vridmoment som är lägre än startmomentet. Det innebär attansluten lasts momentbehov vid detta varvtal inte får överstiga ma-skinens avgivna vridmoment. Om detta är fallet kommer maskinenatt under uppstart stanna vid det varvtal där lastens momentbehovövertiger maskinens avgivna vridmoment. Som du ser uppvisar mo-mentkurvan ett olinjärt förhållande till varvtalet. Det är bl.a en funk-tion av att rotorfrekvensen varierear med eftersläpningen.Fördelarna med detta utseende är flera, vi får en maskin som är styvmot lastberoende varvtalsförändringar dvs vid ökad last vilket med-för att varvtalet sjunker. Momentet kommer att öka snabbt så att mo-mentökningen balanserar ut lastökningen redan vid en liten minsk-ning av varvtalet. Det ger oss möjlighet att använda maskinen ioreglerade konfigurationer och ändå vara säkra på goda regleregen-skaper.Den höga momenttoppen ger oss en stor tolerans mot tillfälliga be-lastningstoppar dvs maskinen kan kortvarigt överlastas med 150 -250% av märkmomentet beroende på konstruktion. Det är en storfördel att inte behöva överdimensionera motorn för att hantera till-fälliga lasttoppar då maskinens verkningsgrad och effektfaktor mins-kar med minskande last. Priset vi får betala för den ökande “styvhe-ten” mot lastberoende varvtalsförändringar är högre startströmmar. Vi bör m.a.o. undvika utdragna startförlopp och eller täta startermed denna maskin då värmeförlusterna är mycket stora under start-förloppet. Förlusteffekterna i motorn uppgår till mellan 25 och 36ggr förlusteffekterna vid märklast om startströmmen är 5 - 6 gångermärkströmmen. För små motorer är statorförlusterna störst medanför större motorer är rotorförlusterna störst. För stora motorer utgörrotorförlusterna ca 10% av maskinens märkeffekt. Angående eventu-ella begränsningar av antalet tillåtna starter inom ett givet tidsseg-met, se respektive motortillverkares motordata.Verkningsgraden för små maskiner är inte överdrivet god, 0.25 kW =70%, 3 kW=87%, 30 kW=93%, 90 kW=95%. För stora motorer kanverkningsgraden vara 98% eller bättre (större än 1 MW).


9 Elforskrapport

Kylning

KylningFig 2.6 Alla förluster ger upphov till värme vilken måste ledas bort från ma-

skinen. En ordinarie asynkronmaskin är försedd med kylflänsar övervilka fläkten blåser luft. Rotorn är inkapslad i statorn och kyls inte avnågon extern kylluft. Den är försedd med någon form av fläkt för attförbättra transporten av värme från rotorn till statorn. Normalt utgörrotorförlusterna ca 10% av maskinens märkeffekt vid märklast För att erhålla full kylning är det viktigt att maskinen är ren och intetäckt med främmande material som t.ex. sågspån. Fläktgalrett måsteockså vara rent för att ge möjlighet till största möjliga flöde av kylluft.

Fig 2.7

Den interna kylningen av rotorn minskar i takt med att vartaletminskar. Det medför att vi måste minska maskinens belastning viddrift med frekvensomriktare och vid låga varvtal. Vi kan förbättrakylningen vid låga varvtal genom att montera en extern eldriven fläktpå asynkronmaskinen i stället för den som levereras fast monterad påmotoraxeln. Fig 2.7 visar en graf som anger belastningsgrad som enfunktion av maskinens varvtal. Utan extern el-fläkt kan vi belastamaskinen med maximalt 40% av märkmomentet vid låga varvtal.Med en extern kylfläkt monterad kan vi öka belastningsgraden till ca70% vid låga varvtal. Observera att dessa kurvor är generella. För sä-ker dimensionering skall du undersöka kurvorna för aktuell maskin.

100%

70%

40%

50 Hz

Utan extern fläkt

Med extern fläkt

25 Hz

Elforskrapport 10


Lastmomentets varvtalsberoende

Lastmomentets varvtalsberoendeVi skall undersöka hur ett antal tänkta laster uppför sig över det varv-talsområde som de är tänkta att arbeta inom. Lastmomentet är oftaen funktion av olika komponenter som ger momentkurvan ett utse-ende som är individuellt för olika lasttyper. Vi skall undersöka ett an-tal lasttyper med avseende på moment och effekt som en funktion avvarvtalet. Observera att vi oftast inte påträffar så “renodlade” mo-mentkurvor i verkliga processer.

Konstant momentLastens momentkrav är konstant över varvtalsområdet vilket betyderatt lastens effektkrav blir en funktion av varvtalet, se Fig 2.8. Om durepeterar formeln för effekten som en funktion av moment och varv-tal så förstår du enklare sammanhanget.

Fig 2.8

Vi återfinner det konstanta momentet i ett antal belastningstypersom rullbanor, transportband, hissar, barktrummor, kulkvarnar,skruvkompressorer osv.

Konstant uteffektFig 2.9

TP 9 55,×

n--------------------= P

n T×9 55,-------------=

n/min n/min

T P

T k= P k n×=

n/min n/min

T P

T k1n---×= P k=


11 Elforskrapport

Lastmomentets varvtalsberoende

För laster som uppvisar ett konstant effektkrav över sitt varvtalsom-råde så kan vi konstatera att de uppvisar ett fallande momentbehov,se Fig 2.9. Momentkurvan blir hyperbolisk. Typisk last för ett fallan-de moment med stigande varvtal är haspeldrifter där vi lindar upppapper eller järn till rullar av önskad storlek. Vid start är diameternliten och momentarmen blir därmed kort och nödvändiga momentetlågt, varvtalet är dock högt då rullens omkrets är liten. När så om-kretsen på rullen växer så ökar momentarmens längd och därmedäven momentbehovet, men varvtalet sjunker då längden hasplat material per varv ökar.

Proportionerligt momentFig 2.10

Proportionerligt och omvänt proportionerligt moment är sällsynt,snarast en teoretisk storhet, se Fig 2.10. Kolvpumpen är antagligenden belastning som kommer närmast ett proportionerligt moment-behov.

Kvadratiskt momentFig 2.11

I gruppen för kvadratiska moment, seFig 2.11, återfinner vi huvud-delen av de belastningar som drivs av motorer. Men som för övrigabelastningstyper så finner vi att momentkurvorna för våra belast-ningar kan variera, här från nästan konstant till kubiskt moment. Häråterfinner vi pumpar och fläktar.

n/min n/min

T P

T k n×= P k n2×=

n/min n/min

T P

T k n2×=

P k n3×=

Elforskrapport 12


Belastningsgraf Motor-Frekvensomriktare

Belastningsgraf Motor-FrekvensomriktareFig 2.12

Verifiera dina beräkningarmot de faktiska kurvornaför det maskin- och frek-vensomriktarfabrikat du

väljer att arbeta med

Fig 2.12 visar en belastningsgraf för en tänkt 2- till 8-polig motorsom matas med en frekvens mellan 0 till 100 Hz. Belastningsgrafenvisar även belastningsbegränsningen för en tänkt frekvensomriktarevid start samt vid temporära överlaster,

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Hz

600 1200 1800 2400 3000 3600 4200 4800 5400 6000P=2

P=8

P=6

P=4300 600 900 1200 1500 1 800 2100 2400 2700 3000

200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000

150 300 450 600 750 900 1050 1200 1350 1500

Moment

180%

150%

100%

50%

1 minut var 10:nde minut

Vidstart

Kontinuerlig belastning

Frekvensomrikrarensbegränsningar

Asynkronmaskinensbegränsningar

Utan separatelfläkt

Med separatelfläkt

Märkmoment


13 Elforskrapport

Lastens varvtalsområde

Den undre kurvan beskriver belastbarheten för våra motorer vidkontinuerlig belastning, med och utan separat eldriven kylfläkt upptill 50 Hz. Över 50 Hz minskar det moment maskinen kan belastasmed pga att maskinen arbetar med märkspänning men lindningar-nas reaktans ökar med ökande frekvens.Under grafen visas de synkrona varvtal för 2-8 poliga motorer somen frekvens mellan 0-100 Hz motsvarar. Den mellersta kurvan beskriver belastbarheten för frekvensomrikta-ren vid intermittent överlast, 1 minut arbete / 10 minuter vila. Den översta kurvan beskriver det maximala och kortvarigt uttagbaramomentet som motorn, vid matning från omriktaren, kan ge vidstart. Som du ser är det maximala momentet betydligt lägre än omvår motor vore direktansluten till nätet, då skulle vi kunna nå ca250% av märkmomentet. Det är switchkomponenterna i omriktarde-len som begränsar strömuttaget till motorn vid momentana belast-ningar.Olika tillverkare lämnar olika data för sina frekvensomriktare, påsamma sätt som motorfabrikanterna lämnar egna data angående be-lastbarhet vid frekvensomriktardrift.

Lastens varvtalsområdeVid varvtalsreglering av en last måste vi bestämma inom vilket varv-talsområde lasten skall arbetaVi bestämmer först förhållandet mellan de två varvtalsområdena viskall arbeta inom, t.ex:

Beräkning 2.5

Vi beräknar därefter den minfrekvens vi skall arbeta vid om max ärlika med 50 Hz:

Beräkning 2.6

Det betyder att vi måste arbeta inom ett ca 30 Hz brett frekvensom-råde under drift.Då övre varvtalsgränsen var 1450 rpm är motorvalet inte så svårt, viväljer en 4-polig motor.

∆nMaxvarvminvarv-----------------------=

1450600------------ 2 4,==

Fmin

Fmax

∆n----------- 20 8Hz,==

Elforskrapport 14


Växellåda

Men vilken effekt skall motorn vara på?Antag att lasten är märkt 25 Nm vid 1450 n/min. Enligt Beräkning2.4, sidan 6, blir effektbehovet ca 3.8 kW. Vi kan därmed välja en 4-polig motor på 4 kW. Men observera att detta val är endast säkert vid1450 n/min. Vi antar att lasten är en flisskruv som skall varvtalsreg-leras. Den uppvisar ett förhållandevis konstant moment. Det betyderatt momentkravet vid 600 n/min är 25 Nm. Men om vi studerar Fig2.12, sidan 12 ser vi att vi endast får belasta motorn med ca 80% avdess märkmoment. Vi måste då överdimensionera motorn med 20%för att den inte skall överlastas och förstöras termiskt. Det ger en mo-toreffekt av 4.75 kW. Närmaste större motor är på 5.5 kW.Men om vår last istället är en fläkt förenklas dimensioneringen. Den-na uppvisar ett kvadratiskt moment vilket medför att momentbeho-vet är mycket lågt vid 600 n/min jämfört med märkvarv, se Fig 2.11,sidan 11. Det innebär att vi endast behöver dimensionera motorn fördet maximala varvtalet dvs 4 kW vid 1450 n/min.

VäxellådaMen om vår last uppvisar ett varvtalsområde av 150-360 n/min, hurväljer vi då lämpligaste motor?Vi upprepar vår kontroll av varvtalsförhållandet:

Beräkning 2.7

Vi beräknar därefter den minfrekvens vi skall arbeta vid om max ärlika med 50 Hz:

Beräkning 2.8

Det betyder att vi måste arbeta inom ett ca 30 Hz brett frekvensom-råde under drift. Vi erhåller samma resultat som tidigare! Men observera att det faktiska frekvensområdet blir betydligt lägre!Om vi väljer att arbeta med en 8-polig motor (för att erhålla ett lågtbasvarv) måste motorn arbeta mellan 10 till 24 Hz

∆nMaxvarvminvarv-----------------------=

360150--------- 2 4,==

Fmin

Fmax

∆n----------- 20 8Hz,==


15 Elforskrapport

Växellåda

Om vi antar att lasten uppvisar ett linjärt momentbehov kommermotorns belastbarhet endast att vara ca 60% vid 10 Hz. Det betyderatt (om vi antar samma momentbehov som tidigare 25 Nm) vår mo-tor måste vara på minst 6.7 kW och närmast större motor är på 7.5kW.Alternativet är givetvis att förse motorn med en separat elfläkt varvidbelastbarheten ökar till ca 80% och effekten blir 4.75 kW dvs närmas-te större motor är 5.5 kW. Det är dags att undersöka olika konfigura-tioners kostnad innan vi väljer lösning. I takt med att poltalet ökaräven motorns inköpspris. Det kan vara dags att överväga att användaen växellåda.Hur stor utväxling skall vi då arbeta med?Om vi har ritat in det tänkta frekvensområde vi skall arbeta inom dvs20 - 50 Hz i Fig 2.12, sidan 12 får vi automatiskt det varvtal som res-pektive poltal ger upphov till. Vi kan välja att beräkna utväxlingen förvarvtalet vid 50 Hz dvs maxvarvtalet (för en överslagsberäkning kanvi använda det synkrona varvtalet för respektive poltal):

2-pol

Beräkning 2.9

4-pol

Beräkning 2.10

6-pol

Beräkning 2.11

Nästa steg blir att beräkna det vridmoment maskinen måste utvecklasom en funktion av:• Lastbehov 25 Nm vid 50 Hz • Maskinens belastbarhet ca 0.88• Förluster i växellåda ca 0.85 (ett antaget värde)

utvnn

nlast

---------- 3000360------------ 8 3ggr,===

utvnn

nlast

---------- 1500360------------ 4 2ggr,===

utvnn

nlast

---------- 1000360------------ 2 8ggr,===

Elforskrapport 16


Växellåda

• Växelådans utväxling 8.3, 4.2, 2.8 ggr (beroende på poltal)Beräkning 2.12

Vi erhåller följande vridmoment• 2-Pol: 4 Nm• 4-Pol: 8 Nm• 6-Pol: 12 NmVad motsvarar det för effekt? Vi använder vår standardformel:

Beräkning 2.13 Efter uträkning får vi följande effekter:

• 2-Pol: 1.25 kW• 4-Pol: 1.25 kW• 6-Pol: 1.25 kWLåt oss välja en 4-polig maskin som en kompromiss mellan maskin-storlek och växelådans omsättning. Om vi nu undersöker motorka-talogen för 4-poliga maskiner med en avgiven effekt av 1.25 kW fin-ner vi att närmaste större maskin är 1.5 kW och med ett avgivetvridmoment av 10 Nm. Det betyder att vi har en överdimensioneringav ca 25%. Observera att dessa beräkningar är att betrakta som en överslagsbe-räkning för att erhålla någorlunda rimliga värden på lastmoment ochutväxlingsbehov. Nästa steg blir nu att kontrollera vilka faktiska ut-växlingar vi kan erhålla och vilka förlusterna blir för dessa växellådor.Beroende på vilka växellådor som finns tillgängliga kan vi tvingas attförskjuta maskinens varvtal i belastbarhetsdiagramen och därmed fåförändrad belastbarhet för drivande maskin.När vi nu har verkningsgraden för en faktisk växelåda och eventuellny belastbarhet för maskinen ser vi om vi måste göra om beräkning-arna för att kontrollera om vi får en ny maskinstorlek pga de ändradevärdena.Om driften är försedd med växelåda mellan last och maskin måste viräkna om lastmoment och tröghetsmoment för last enligt nedan:(Observera att de beräknade värdena är lasten sedd från växelådansdrivsida dvs det den drivande maskinen “ser”.)

Nmmotor5025

0 88 0 85 utv×,×,------------------------------------------=

Pn T×9 55,-------------=


17 Elforskrapport

Val av frekvensomriktare

LastmomentÖverfört moment skalas linjärt med växellådans omsättning.

Beräkning 2.14 TL = Lastens momentbehov. nL = Varvtal last TLG = Nytt lastmoment nn = Varvtal maskin

TröghetsmomentÖverfört tröghetsmoment skalas kvadratiskt mot växellådans om-sättning

Beräkning 2.15 JL = Lastens tröghetsmoment

JLG = Latens nya tröghetsmoment(Observera att diskusionen om tröghetsmoment ligger utan för dettagrundläggande materials område, se t.ex en gymnasial fysikbok.)

Val av frekvensomriktareFrekvensomriktarens storlek väljer vi helt enkelt utifrån våra fram-räknade motordata dvs frekvensomriktaren skall klara motornsmärkström

Vridmomentets spänningsberoendeFig 2.13

Vi har nu utfört en dimensionering av en motordrift. Men för att det-ta skall vara rätt måste vi vara säkra på att matande spänning till ma-skinen är lika med dess märkspänning. Är spänningen lägre kommeravgivet vridmoment att minska, se Fig 2.13.

TLG

TL nL×nn

------------------=

JLGJL

nL

nn

-----⎝ ⎠⎛ ⎞

2×=

0 80 160 240 320 400 V0

4080

120160200240280320360400

Vridmomentet som en funktion av spänningNm

P2= 55 kWT= 355 NmCos fi= 0.86n%= 94.6%In= 98 AIs/In= 7.5

Elforskrapport 18


Val av frekvensomriktare

Asynkronmaskinens vridmoment är kvadratiskt beroende av dessnätspänning. Grafen visar ett exempel på en momentkurva som enfunktion av matande spänning för en 4-polig maskin på 55 kW.När maskinens matningsspänning minskar, minskar dess vridmo-ment. Om vi antar att maskinen arbetar vid märklast kommer varv-talet att minska i takt med att matningsspänningen minskar dvs ef-tersläpningen ökar. Detta kommer att få till följd att maskinensströmuttag ökar i takt med att eftersläpningen ökar. Detta får till följdatt även maskinens termiska förluster ökar och maskinen kan till slutöverhettas. Allmänt gäller att nätspänningen får variera max +/- 5%från märkspänning för en maskin som arbetar vid märklast se SS-EN60034-1. (Observera dock att SS-EN 60204-1 anger +/- 10 % förkompletta maskiner/motordrifter.) Vid lägre spänningar måste viminska maskinens belastning som en kvadratisk funktion av spän-ningsminskningen:

Beräkning 2.16

Detta gäller oberoende om maskinen är direktansluten eller matasvia en frekvensomriktare.Spänningsobalansen får vara max 2-3% för en direktansluten asyn-kronmaskin beroende på motortyp. Observera att vi då måste accep-tera en eventuell reducerad livslängd på motorn.Om maskinen matas via en frekvensomriktare och bägge arbetar vidmärkström bör inte spänningsobalansen överstiga 1-2%. Vid högreobalans har det förekommit problem med omriktare som löst ut förtermisk överlast. Vid spänningsobalanser som överstiger ovan angiv-na värden måste motorernas märklast reduceras.Vi skall även undersöka hur framtidsplanerna ser ut för denna drift.Kommer man att vilja höja produktionskapaciteten inom en förut-sägbar framtid?Inom tung processindustri ser vi hela tiden en strävan mot högreproduktionshastigheter och det betyder oftast även högre effektbe-hov. Är belastningen av typen konstant, linjärt eller kvadratiskt mo-ment vet vi att en höjning av produktionshastigheten innebär krav påhögre effekter från drivande maskiner. Men det är svårt att förutsägaframtiden och veta hur mycket som är rimligt att överdimensioneraen drift.

Tny

Unom

Urms

-------------⎝ ⎠⎛ ⎞

2Tnom×=


19 Elforskrapport

Beräkningsexempel: Kvadratiskt moment

Beräkningsexempel: Kvadratiskt momentEn ventilationsanläggning skall moderniseras med varvtalsregleringför att spara energi, pga utbyggnader så skall även toppkapacitetenökas i anläggningen. Fläkten uppvisar ett kvadratiskt momentbehovvilket betyder att vi endast måste beräkna effektbehovet vid max varvtal. Fläktens ordinarie varvtal var 3000 rpm men då vi skall varvtals-reglera den och öka kapaciteten på ventilationsanläggningen blir detnya varvtalsområdet 1100 - 3300 rpm. Enligt fläktens momentkurvaså är momentbehovet 150 Nm vid 3000 rpm (ca 47 kW), då momen-tet ökar kvadratiskt mot varvtalet får vi följande moment vid 3300rpm: (observera att varvtalet höjs 10%)

Beräkning 2.17 (Momentet har ökat ca 20%)

Om vi nu undersöker belastbarheten för vår motor vid ett varvtal av3300 rpm i Fig 2.12, sidan 12 så finner vi att den är ca 85%, vilket gerföljande motormoment:

Beräkning 2.18

Då det önskade maxvarvtalet är 3300 rpm så väljer vi en 2-polig mo-tor vars synkrona varvtal är 3000 rpm, det ger oss följande effektkravpå vår motor:

Beräkning 2.19 (Effekten har ökat ca 40%)

Vi väljer närmast större motor ur vår motorkatalog och frekvens-omriktaren dimensioneras efter motorns märkström.Ovanstående beräkningsexempel visar problematiken med att försö-ka höja varvtalet för en motordrift över det ursprungliga varvtaletmed hjälp av en frekvensomriktare. När vi höjde varvtalet 10% ökademomentbehovet 20% och effektbehovet 40%! Om vi inte byter ut dendrivande motorn mot en ny som är anpassad för den nya belastning-en kommer den gamla motorn att överbelastas och förstöras term-iskt. Om det går att använda den gamla motorn utan termiska pro-blem betyder det att motorm blev grovt överdimensionerad i denursprungliga dimensioneringen!

T33003000------------⎝ ⎠⎛ ⎞ 2

150 181 5Nm,=×=

T181 5,0 85,------------- 213 5Nm,==

Pn T×9 55,------------- 3000 213 5,×

9 55,-------------------------------- 67kW===

Elforskrapport 20


Varvtalsreglering

VarvtalsregleringFig 2.14

Vid frekvensomriktardrift arbetar asynkronmaskin inom ett brettfrekvensspektrum vilket kommer att påverka dess egenskaper ochbeteende så som vi tidigare sett. Vi skall nu undersöka vad frekvens-ändringar kommer att betyda för förhållandet mellan synkront varv-tal, belastat varvtal och eftersläpning. Fig 2.14 visar moment - varv-talskurvorna för en asynkronmaskin vid 50 Hz respektive 10 Hz mat-ning. Om vi arbetar med en 4-polig maskin vid 50 Hz kommer vårtsynkrona varvtal att bli 1500 n/min och märkvarvtalet ca 1450 förvår tänkta maskin. Det innebär att eftersläpningen är:

Beräkning 2.20

Om vi sänker frekvensomriktarens frekvens till 10 Hz kommer detsynkrona varvtalet för vår maskin att minska till 300 n/min. Om viundersöker moment/varvtalskurvan för vår maskin vid 10 Hz, i Fig2.14, högra kurvan, ser vi att den har förflyttats ned i frekvens. I vårteoretiska kurva kan vi se att momentkurvans lutning är den sammarunt lastpunkten som vid 50 Hz. Det betyder att vid samma lastmo-ment vid 10 Hz som vid 50 Hz kommer vi att få en eftersläpning somi n/min motsvarar den vid 50 Hz. Men vad har hänt med eftersläp-ningen i%:

MärkVarvtal

1500 n/min1450

Ström

Moment

300 n/min250

50 Hz 10 Hz

SnS n–

nS

-------------- 1500 1450–1500

------------------------------ 3 3%,===


21 Elforskrapport

Generatordrift

Som vi ser har laststyvheten försämrats avsevärt om vi betraktar ef-tersläpningen i %. Men i verkligheten kommer styvheten att försäm-ras ytterligare pga de ökande förlusterna vi får i statorresistansen,som medför att eftersläpningen ökar. Ovanstående diskussion visaratt om vi önskar nogrann varvtalsreglering vid låga varvtal måste till-gripa någon form av reglering då en ren frekvensstyrning inte är nog.Det innebär att vi måste koppla på en pulsgenerator på asynkronma-skinen för att mäta det faktiska varvtalet. Många moderna frekvens-omriktare har inbyggda reglerkretsar som vi kan ansluta pulsgivarentill. Dock uppvisar en frekvensomriktare som arbetar med skalärstyrning en långsam momentreglering vilket medför att det tar tid attåtgärda en varvtalsavvikelse pga en laständring. Om vi väljer att arbeta med en frekvensomriktare som arbetar medvektorreglering är det möjligt att erhålla en varvtalsnogranhet av ca0.5% av varvtalet från tomgång till 150% av märklast.Önskas det en högre noggrannhet måste en pulsgivare användas föratt kontrolera det faktiska varvtalet. Då är en noggranhet av 0.01%möjligt att uppnå.

GeneratordriftFig 2.15 Vi skall nu undersöka asynkronmaskinens beteende i generator-

drift. Generatordrift uppstår när rotorn roterar vid ett översynkrontvarvtal. Detta kan uppstå om vi snabbt sänker fältets varvtal menrotorn roterar kvar vid det tidigare varvtalet t.ex vid stort tröghets-moment hos lasten. Maskinen kommer nu att arbeta som generatortills rotationen har bromsats in och rotorn åter roterar vid ett varv-tal lägre än fältets varvtal. Genom att använda asynkronmaskinen som generator kan vi snabbtbromsa in en maskin som roterar för fort t.ex vid en varvtalssänk-ning eller om lasten plötsligt minskar. Det ställer dock kravet på frek-vensomriktaren att denna skall kunna hantera den energi som gene-ratordriften matar in i omriktaren. Enda sättet att lagra energi i ettkapacitet mellanled är att höja mellanledsspänning. Men detta är nå-got som vi inte vill göra då vi förlorar kontrollen över spänningen.Det finns två lösningar på det problemet:

SnS n–

nS

-------------- 300 250–300

------------------------ 16 7%,===

M

M

G

M

M

G

Elforskrapport 22


Generatordrift

• Återmatning till matande nät• Energin “bränns” bort i en resistor (ett bromsmotstånd)Fig 2.15 visar exempel på de två kopplingsmöjligheterna. Den övrekopplingen visar en frekvensomriktare där likriktaren har bytt utmot en dubbel tyristorbrygga. Den övre bryggan används för att lik-rikta nätspänningen vid normal motordrift. Vid generatordriftblockeras likriktarbryggan och den undre tyristorbryggan aktiverasför återmatning varvid den från maskinen inmatade energin återma-tas till det matande nätet. Observera dock att denna lösningen oftastger en större övertonshalt jämfört med en enkel likriktarbrygga. Vidåtermatning kommer även växelriktarbryggan att ge upphov till ettlägre cos fi under retardationen.

Om energimängderna som vi måste bromsa bort är små eller broms-ningen sker sällan kan det vara olönsamt att investera i en frekvens-omriktare med nätåtermatning. Då kan det vara bättre att ansluta vadsom kallas för en bromsschopper till frekvensomriktaren, se undrebilden i Fig 2.15. Den består av en switch kopplad i serie med ett mot-stånd. Genom att styra switchen med pulsbredsmodulation är detenkelt att reglera hur mycket energi som bränns bort i motståndetoch därmed hålla mellanledsspänningen konstant under de momentsom maskinen arbetar som generator.Om lastens tröghetsmoment är litet och/eller behovet av snabbavarvtalsminskningar är litet kan ofta det räcka att minska varvtaletefter en förinställd ramptid. Om ramptiden är för kort blir energilag-ringen för stor i frekvensomriktaren och den larmar antagligen föröverspänning i mellanledet. Då bör ramptiden förlängas


23 Elforskrapport

Motorskydd

MotorskyddFig 2.16 En asynkronmotor måste skyddas mot onormala drifttillstånd som

kan uppstå under drift. Sådana kan vara:• Överbelastning av motorn• Fel nätfrekvens• Felaktig nätspänning• Osymmetrisk nätspänning• Blockerad kylning av motor• För hög temperatur på kylluft• För hög start/inbromsningsfrekvens• Felaktiga start- och skyddsapparaturAlla dessa feltillstånd ger upphov till för höga temperaturer i motor-lindningarna vilket får till följd att isolationsmaterialet för lindning-arna åldras snabbare. En tumregel är att för varje höjning av lind-ningstemperaturen med 10 grader halverar vi isolationens livslängd.Om vi låter motorn arbeta vid dubbla märkströmmen kan livsläng-den förkortas till kanske en halv timme och vid 6 ggr märkströmmentill kanske en halv minut eller mindre.Dessa temperaturhöjningar får till följd att isolationsskiktet sprickerupp och motorlindningens isolationsresistans kommer att varieramed luftfuktigheten och eventuella främmande partiklar runt lind-ningarna. Den sänkta resistansen gör att det uppstår läckströmmarsom snabbt kan bli stora och förstöra motorn.För att förhindra att för stora strömmar flyter i vår motor som gerupphov till för höga temperaturer använder vi oss av i huvudsak 2 olika skydd, seFig 2.16, nämligen:

1 Kortslutningsskyddet

2 Överlastskyddet1: Kortslutningsskyddet består av smältsäkringar vilka har till upp-gift att skydda motorn, överlastskyddet och det matande nätet motför höga strömmar. För det mesta kan vi välja tröga säkringar till mo-toranläggningar.För direktstart av motorn väljer vi en säkring som är minst 150% avmotorns märkström och för Y/D-start ett säkringsvärde som ärminst lika stort som märkströmmen vid D-drift.

M

Elforskrapport 24


Motorskydd

Dock får inte säkringsvärdena väljas för höga då de skall skydda ma-tande ledningar och överlastskyddet mot skadliga strömmar. Se be-stämmelserna för olika kabelareor och motorskyddets märkdata.

Fig 2.17 2: Överlastskyddet har till uppgift att skydda motorn mot måttligaöverströmmar som kan värma upp motorn till skadliga temperatu-rer. Skyddet består av en bimetallfjäder för varje fas som är lindadmed några trådvarv och tråden genomflytes av fasströmmen, se Fig2.17. Den kommer att dynamiskt kunna spegla belastningen i mo-torn dvs om bimetallen värms upp lite grann med jämna mellanrumoch om tiden mellan uppvärmningarna är för kort för att temperatu-ren att återgå till det normala kommer uppvärmningarna att adderasoch spegla motorns termiska beteende. Och när temperaturen blirför hög bryter hjälpkontakten hållkretsen för huvudkontaktorn ochmotorn kopplas ur. Omstart kan inte ske förrän bimetallen har sval-nat. Av ovanstående framgår att vi inte kan ta vilket motorskydd somhelst och koppla till vår motor, det måste vara ett som passar till justdenna motor, så vi måste läsa motorskyddets data noga. Inställningen av motorskyddet är normalt väldigt enkelt. Vi ställerhelt enkelt in motorskyddet för märkströmmen för vår aktuella mo-tor.I princip alla växelströmsmotorer är försedda med ett motorskydd.Det är inte ovanligt att ett motorskydd löser ut under drift. Det beroroftast på att maskinens belastning är för hög i förhållande till maski-nens märkeffekt. En orsak till att lasten är för hög kan givetvis varaatt driften är feldimensionerad från början dvs motorn är för liten.Eller att maskinen fastnat på något vis. Men vanligt är att man imånga industrier har höjt produktionstakten vilket medför att manökar belastningen på maskinen utöver vad den är konstruerad för.Det är då inte ovanligt att man ställer om motorskyddet för att kunnabelasta maskinen lite ytterligare för att kunna “rycka” igång lasten el-ler kunna belasta lite till under driften. Det är en kortsiktig lösningsom innebär att maskinen inte längre är tillfredställande skyddad un-der drift och risken för okontrollerade driftstopp ökar markan. Endrift som går för tungt i förhållande till installerad motoreffekt måstebyggas om för att vi skall kunna försäkra oss om en driftstabil anlägg-ning.Moderna frekvensomriktare har oftast inbyggda elektroniska motor-skydd. Vid kaskaddrift dvs en frekvensomriktare driver flera motorerkrävs det individuella motorskydd för varje motor.

Fasledare

Signalledare

EMC (Elektromagnetisk kompabilitet)

25 Elforskrapport

Direktiv

EMC (ELEKTROMAGNETISK KOMPABILITET)

DirektivEU har utfärdat 3 direktiv som styr konstruktion, montage ochhandhavande av elektriska apparater och maskiner:• Maskindirektivet• Lågspänningsdirektivet• EMC-DirektivetEMC begreppet har i dag stor spridning inom branschen. Det inne-bär att en elektrisk apparat skall fungera tillfredställande i sin elek-tromagnetiska miljö. Apparaten får inte heller inverka störande pådenna miljö. För att nå detta mål finns det i dag ett antal standardersom är accepterade i Europa, t.ex. emissionsstandarder, immuni-tetsstandader, installationsstandarder och produktstandarder. Observera att EMC-direktivet inte anger några nivåer. De standardersom styr olika nivåer för t.ex. tillåtna störnivåer har tagits fram avolika branschorganisationer. Dessa standarder godkänns av EU-kommissionen och anses därmed harmonisera med EMC-direktivet.I och med att standarden harmonierar med EMC-direktivet blir denen Europanorm och därmed tvingande inom EU. Motsvarande gällerför andra standarder som harmoniseras mot övriga direktiv. Ett ex-empel på dessa standarder är EN 61800-3, huvudstandard för varv-talsreglerade elektriska drifter dvs för lik- och växelströmsdrifter.Vad innebär det då att en apparat uppfyller EMC-direktivets krav?Det innebär bl.a. att den har genomgått ett antal tester.

Fig 2.18

Fig 2.18 visar en generell beskrivning av en apparat som skall genom-gå en EMC-test. Beroende på apparatens utformning kommer de an-slutningar som är tillämpliga att testas för två saker(observera attäven apparatens hölje räknas som en anslutning):

Apparat under test

Apparatens hölje

AC Matning

DC Matning

Jordning

Signaler

Mät och styrsignaler

Elforskrapport 26

Frekvensomriktaren som störkälla

Övertoner

Immunitet och EmissionEn apparat som är försedd med en CE-märkning har genomgått ettantal, för den specifika apparaten tillämpliga, kompabilitetstester.Dessa försäkrar oss om att denna apparats störkänslighet dvs dessimmunitet inte är under angivna kompabilitetsnivåer i de standarderapparaten berörs av. På samma sätt garanteras vi att apparaten inteavger störningar (emission) som överstiger kompabilitetsnivåerna ide standarder apparaten berörs av. Dvs normerna skall vara en garantför att en nätansluten apparat varken störs eller stör det elnät den äransluten till.Dock fungerar det inte alltid så enkelt i verkligheten. Även om en en-skild komponent t.ex. en frekvensomriktare uppfyller EMC-kravenkan denna förorsaka stora problem för angränsande utrustningar.Frekvensomriktaren är endast en av många komponenter som skallsammankopplas för att få en fungerande anläggning. Det krävs kun-skaper om hur vi skall installera en frekvensomriktare i en anlägg-ning för att den inte skall förorsaka störningar eller bli störd.

FREKVENSOMRIKTAREN SOM STÖRKÄLLAVi skall titta lite närmare på hur en frekvensomriktare kan störa an-nan utrustning

ÖvertonerFig 2.19 Fig 2.19 visar ett exempel på en fasströms utseende på nätsidan av en

frekvensomriktare samt strömmens övertoner.

Strömövertonerna är i sig sällan ett problem förutsatt att vi dimensi-onerat matande kablar och transformatorer för att hantera de förlus-ter som övertonerna ger upphov till. Vi är däremot mer bekymradeför de spänningsövertoner som kan uppstå pga strömövertonerna.Principen är den att den icke sinusformade strömmen ger upphov tillett icke sinusformat spänningsfall över nätimpedansen vilket gerupphov till spänningsövertoner


27 Elforskrapport

Övertoner

Fig 2.20

Fig 2.20 visar ett nätavsnitt som matar en asynkronmotor. Motornsbelastningsström är sinusformad och ger endast upphov till ett si-nusformat spänningsfall över nätavsnittets kortslutningsimpedan-ser. Vi erhåller inga spänningsövertoner.

Fig 2.21

Fig 2.21 visar samma nätavsnitt men nu har vi här även monterat enfrekvensomriktardrift motor. Vi kan nu betrakta den aktiva strömsom bägge lasterna drar som sinusformad och betrakta den över-tonsström som frekvensomriktaren ger upphov till som separat ochmotriktad lastströmmen. Övertonsströmmen kommer nu att geupphov till spänningsövertoner. Storleken på dessa är en funktion avnätets kortslutningsimpedans vid respektive frekvens samt ström-övertonernas storlek dvs ohm´s lag.

Enligt SS-EN 50 150 får spänningsdisdistorsionen inte överstiga 8%för lågspänningsnät men generellt rekomenderas att nivån inte över-stiger 6%. Observera dock att vissa industriella elnät kan uppvisa enbetydligt högre distorsionsnivå. Dessa är dock dimensionerade fördenna nivå.Enligt SS-EN 60 034-1 skall inte spänningsdistorsionen för en direk-tansluten asynkronmaskin överstiga 2-3%, beroende av motortyp.Om spänningsdistorsionen överstiger detta värde måste belastning-en på motorn minskas (gäller motor som arbetar vid märklast) elleren större motor installeras.

M

I

ZktZkh

M

I

Zkt Zkh =

M

I thdh

Ithd Zk

A U Uthd

5 7 11 135 7 11 13

U thdh

Elforskrapport 28


Högfrekventa störningar

Högfrekventa störningarFig 2.22 Frekvensomriktarens omriktardel utgör en mycket större störnings-

källa än dess likriktardel. Då frekvensomriktaren skapar den önskadeutspänningen vid en viss frekvens via switchar kommer utspänning-en att vara uppbyggd av korta spänningspulser. Spänningspulsernasbranta flanker dvs korta stigtid, ger upphov till mycket högfrekventaspänningsövertoner. Dessa kan ge upphov till störningar på frekven-ser över 100 MHz. Vi kan återfinna dessa störspänningar både på frekvensomriktarensnät- och motoranslutningar. Frekvensomriktarens mellanled är of-tast försedda med drosslar för att minimera nätåterverkan från om-riktardelens switchar. Den största störkällan vid frekvensomriktar-drifter är omriktardelens anslutna motorkablar. Dessa matar denanslutna asynkronmaskinen med en pulsbredsmodulerad spänningvars spänningspulser, vid 400 V nätspänning, uppvisar en amplitudav 540 V. Vid långa kablar kan dock spänningen på motorplintarnanärma sig 1000V, se “Motoröverspänningar” sidan 40.

Fig 2.23

Om asynkronmaskinen är ansluten via en oskärmad kabel kommerdenna att fungera som en sändaranten och vi kan få stora störfält somstör bl.a radiokommunikation. Det uppstår även kapacitivt koppladejordströmmar i anläggningen. Om matande kabel till asynkronma-skinen är dragen via kabelstegar och/eller nära jordade metallytorkopplas en viss ström via jorden tillbaka till matande frekvensomrik-tare via transformatorns/centralens PEN-kretsar. Observera att ka-belstegarna skall vara jordade.

=

M

Cp

Cp

ZE

ZN

U

IE

Motor


29 Elforskrapport

Högfrekventa störningar

Vi har givetvis samma kapacitiva koppling för direktmatade asyn-kronmaskiner. Men då dessa matas av en 3-fasmatning med sinus-formade spänningar blir summaspänningen över parasitkapacitan-serna i det närmaste 0 V.Spänningens frekvens är 50 Hz och sinusformad. Det innebär att denkapacitiva reaktansen är stor varvid den kapacitiva strömmen somkan uppstå pga obalans i matande spänning eller kabelkapacitanserblir liten.Vid frekvensomriktarmatning kommer matningsspänningen till ma-skinen att innehålla många och stora högfrekventa spänningar vilketmedför att det kan uppstå stora kapacitiva strömmar. Dessa ström-mar kommer när de återvänder till matningen att ge upphov tillspänningsfall i jordplan/jordledare samt i transformatorns PEN-krets. Dessa spänningsfall, då framförallt spänningsfallet i PEN-kret-sen, kan ge upphov till störspänningar i andra anslutna apparater.

Fig 2.24

Fig 2.24 visar ett exempel på en lämplig uppkoppling av en frekvens-omriktare mot en maskin. Som vi ser kommer de kapacitiva jord-strömmarna att söka sig tillbaka till frekvensomriktaren via kabelnsskärm. Vi har kopplat ett EMC-filter på frekvensomriktarens ingångför att minska störningarna. För att den kapacitivt kopplade ström-men i motorns gods verkligen skall kopplas tillbaka via motorkabelnskärm så krävs det att skärmens impedans är betydligt lägre än jor-dimpedansen ZE.

Den kapacitiva kopplingen mellan motorkabelns ledare och skärmkommer att ge upphov till en kapacitiv ström i skärmen som skall le-das tillbaka till omriktaren via skärmen.

Cp

Z E

Z N

U

I E

Motor

FrekvensomriktareEMC-FilterSkärmad kabel

Elforskrapport 30


Störningstyper

StörningstyperSom elektriker har vi tidigare bara behöv bekymra oss om matandespänning dvs en 50 Hz komponent. Det mest komplexa som vi dådrabbas av brukar vara jordfel och dess utbredning i anläggningensamt potentialskillnader mellan olika anläggningsdelar

Fig 2.25

När vi introducerar högfrekventa signaler introducerar vi även enhelt ny ‘världsbild’ för vår anläggning. Små strökapacitanser som vid50 Hz är omärkliga kan vid frekvenser av kanske 50 kHz och högrege upphov till stora strömmar som flyter oönskade vägar. På mot-svarande sätt kan de små kabelinduktanser som en jordledare upp-visar vid 50 Hz inte på något vis störa jordströmmar men vid högafrekvenser ger denna induktans upphov till stora induktiva reaktan-ser. Fig 2.25 visar sambandet mellan frekvens och reaktans.Detta kan medföra att högfrekventa jordströmmar kan ta vägar somvi inte har tänkt oss, men då dessa uppvisar lägre reaktanser än jord-ledaren, väljer strömmen dessa returvägar åter till matningskällan.Därmed har vi erhållit vad som kallas för vagabonderande strömmari vår anläggning. Dessa kan ge upphov till oönskade spänningsfallsom tidigare beskrivits samt stora magnetfält i anläggningen.

Z

XC XL

F5 0Hz FHF


31 Elforskrapport

Störningstyper

Ledningsburna störningarDessa störningar fortplantar sig i anläggningen via elektriska ledaresamt jordplan, vattenledningsrör, armeringsjärn samt andra ledandekonstruktionsdetaljer

Mätning 2.1

Mätning 2.1 visar exempel på två mätningar av ledningsburna stör-ningar. Den övre kurvan visar Hf-brus från en UPS, mätt på 230 Vmatningen. Undre kurvan visar en mera normal brusnivå för ett all-mänt elnät i stadsmiljö

Fig 2.26

Ovanstående gränsvär-den gäller för elmiljö av

typ 1 dvs allmänna elnätsom även matar privata

abonnenterGränsvärden för elmiljö

typ 2, Industriella nät harännu ej fastställt i stan-

dard

Fig 2.26 visar de maximala störnivåer som gäller enligt SS-EN 61800-3. Obegränsad distribution innebär att apparaten är en komplettprodukt dvs användaren behöver endast koppla in matningen för attuppnå önskad funktion. Apparaten är även ‘tät’ ur EMC-synpunkt.

Begränsad distribution betyder att det krävs ytterligare kopplingarför att uppnå önskad funktion och detta skall utföras av person mednödvändig kunskap om EMC-problematik. Apparaten är inte ‘tät’ urEMC-funktion

-

dBV 1V= 0dB

200 400 kHz-100

-80

-60

-40

-20

0.5 1 105 30 MHz0.150

20

40

60

80

100

dBUV Lågeffektnivå

0.5 1 105 30 MHz0.15

dB UV Medeleffektnivå

0

20

40

60

80

100

ObegränsadDistribution

BegränsadDistribution

Oberoende av Distribution

=/> 25 A < 25 A

Elforskrapport 32


Radiostörningar

RadiostörningarMätning 2.2

Mätning 2.2 visar exempel på två mätningar där vi ser emissionsni-våerna från en monitor och en lysrörsarmatur.

Fig 2.27

Fig 2.27 högra grafen anger maximala emissionsnivåer enligt SS-EN61 800-3. Lågeffektsdrifter mäts på 10 meters avstånd och medelef-fektsdrifter på 30 meters avstånd. Denna standard anger inga nivåerunder 30 MHz. För frekvenser under 30 MHz visas maximala emis-sionsnivåer enligt SS-EN 50 081-1. Allmänt anses att emissionsstör-ningar under 30 MHZ utgör ett mindre problem än de mera hög-frekventa. Detta pga den längre våglängden för dessa frekvenser.

Frequency plot

1 MHz0.01 0.025 0.05 0.1 0.25 0.5

dBµV/m

10

20

30

40

50

60

70

80

1 MHz0.025 0.05 0.1 0.25 0.5

LysrörMonitor

RE102 LimiRE102 Limit

RE102 LimitRE102 Limit

0.5 1 105 30 MHz0.150

20

40

60

80

100

dB UV

100 1000 MHz50030

dB UV LÂg- och medeleffektnivå

0

20

40

60

80

100

Oberoende av Distribution

Enligt SS-EN 50 081-1


33 Elforskrapport

Störda apparater

Störda apparaterFig 2.28

En störsignal kan kopplas till en störd utrustning galvaniskt, kapaci-tivt eller induktivt. Det kan vara ingången på t.ex. en PLC.

GalvanisktStörsignalen är direkt elektriskt kopplad till det störda systemet.Det kan t.ex. bestå av en stor högfrekvent ström som flyter genomsystemets 0-ledare enligt tidigare beskrivning. Denna ström gerupphov till ett spänningsfall i systemet vilket visar sig som en varie-rande spänning över ingången.

KapacitivtFig 2.28 visar exempel på hur en störspänning kan kopplas kapaci-tivt från en ledare som bär störspänningen till ledaren som är kopp-lad till ingången. Spänningen kommer att driva en ström genomingångskretsens impedans, Zi. Denna ström ger upphov till ettspänningsfall över impedansen och om detta är tillräckligt stortkommer spänningen att störa den ordinarie ingångssignalen.

Induktivt

Frekvens-Våglängd3 MHz - 100 meter30 MHz - 10 meter300 MHz - 1 meter

Starka magnetfält från kablar som genomflyts av stora strömmarkan induktivt kopplas till en ingångsledare och ge upphov till storainducerade strömmar enligt beskrivningen för kapacitiv kopplingEn ledare fungerar som en radioantenn om den utsätts för en radio-signal dvs det induceras en spänning i ledaren. För att den koppladestörspänningen skall kunna driva en ström genom en lågohmig kretsmåste även antennen vara lågohmig. Detta uppnås om ledaren ärminst en 1/4 våglängd av den störda frekvensen. För mycket hög-ohmiga ingångar kan kortare våglängder ge störningar.

StörkällaStörd apparat

Ck

Signalkabel

Is

Zi

Elforskrapport 34


Störda apparater

Skärmade ingångarFig 2.29

Fig 2.29 visar en idealisk lösning på störproblemet. Vi har försett denstörda signalkabeln med en skärm samt kopplat in ett EMC-filter.

Begreppet EMC-Filter kan vara lite förvirrande. Man skulle kunnatro att det är ett filter somtar bort alla störningar som omfattas avEMC-begreppet, men så är inte fallet. Det är egentligen ett filter somskall dämpa högfrekventa störningar, vad som tidigare brukade kal-las RFI-filter. Men begreppet EMC-filter är idag ett etablerat begrep,så vi använder det även om vi oftast menar ett RFI-filter.Observera att EMC-filtret kan utgöra ett problem för ingångar somhanterar snabba signaler då filtrets uppgift är att spärra högfrekventasignaler. Pulsgivaringångar är ett exempel på snabba signalingångar.För denna typ av ingångar får vi nöja oss med en noggrann skärm-ning av signalledaren.Generellt gäller att analoga signalledares skärm endast skall jordas ien ände, oftast den sida som är ansluten till en ingång. Detta för attundvika att skärmen kommer att galvaniskt koppla samman två olikajordpotentialnivåer i anläggningen. Om så vore fallet kan skärmenleda höga strömmar vilka kan inducera störspänningar i innerleda-ren. Skärmen jordas lämpligast i andra änden via en kondensator på10-100 nF och minst 200 V. Därmed har vi försäkrat oss om att skär-men är jordad ur HF-synpunkt men öppen med avseende på lågfrek-venta signaler som 50 Hz jordströmmar.Skärmen för kablar som överför digitala signaler jordas dock oftast ibägge ändar. Använd om möjligt skärmade partvistade ledare. Dettagäller även analoga signaler.

Störd apparatCk Signalkabel

I sZ i

Störkälla EMC-Filter


35 Elforskrapport

Faraday´s bur

Faraday´s burFig 2.30 Den idealiska lösningen ur störningssynpunkt vore givetvis att vi

monterade hela driften i en skärmbur och därmed stänga in alla stör-ningar som frekvensomriktaren skapar. En sådan skärmbur kallas förFaraday´s bur och används bl.a på radiolaboratorier för att stänga utealla externa störningar vid mätningar på radiosystem.Detta är en lösning som vi endast kan tillämpa på små drifter som ärkapslade t.ex. små varvtalsreglerade klimatanläggningar. För störredrifter blir det en omöjlighet att bygga in hela anläggningen i enskärmbur. Observera även att alla apparater som befinner sig på bu-rens insida har full möjlighet att störa varandra och bli störda. Menvi kan använda iden med en faradaybur när vi konstruerar anlägg-ningen för att erhålla bästa skärmning och därmed även hålla emis-sionen av oönskade störningar från anläggningen på ett minimum.

Fig 2.31

Fig 2.31 visar en installation av en frekvensomriktardrift med tillhö-rande styrsystem. Här har frekvensomriktaren moterats i ett metall-skåp. Anslutningen av asynkronmaskinen görs via en skärmad 3-le-dare. Genomföringen av alla kablar till skåpet med frekvens-omriktaren skall vara av ledande material och omsluta 360 grader avledarens skärm. Observera att skärmen inte skall tas bort vid genom-föringen. Den skall omsluta ledaren upp till plintarna och där anslu-tas till omriktarens jordplint, se Fig 2.36, sidan 39. Kabelanslutning-en i motorn skall även den förses med en 360 graders tätförskruvning av ledande material. Om det finns en packning mellanlocket och motorns kopplingslåda skall denna vara av halvledandematerial, se Fig 2.37, sidan 39. Det samma gäller för eventuella pack-ningar för montageskåpens dörrar. Detta för att förhindra läckage avstörsignaler.

M

HK

P3344

PLC

EMC

Elforskrapport 36


Faraday´s bur

Anslutningar av kontrollkablar skall utföras på samma sätt som mo-torkablarna dvs skärmen skall anslutas i genomföringen och följa le-darna ända till anslutningsplinten. Nätanslutningen görs via EMC-filter. Observera att de flesta frekvensomriktare kräver ett EMC-filterpå nätanslutningen för att uppfylla EMC-kraven för att anslutas i el-miljö av typ 1 dvs i det allmänna elnätet.

Fig 2.32

Försök om möjligt att inte förlägga nät och motorkablar för frekvens-omriktare tillsammans. Vid en riktig installation av frekvensomrik-tare där vi använder rätt sorts motorkablar kommer motorkablarnasskärm att leda högfrekventa jordströmmar från motorn till frekvens-omriktaren. Det finns då risk för att dessa strömmar kommer att in-ducera störningar i nätkablarna, se “Störda apparater” sidan 33. Ide-alet är om motorkablarna kan förläggas på egna kabelstegar.

Fig 2.33

För att minska kopplingen mellan motorkablelns skärm och närlig-gande kablar kan vi använda dubbelskärmade kablar, se Fig 2.33. Inreskärmen jordas i bägge ändar men yttre skärmen skall endast jordasvid frekvensomriktare.

Motorkablar

Nätkablar

Signal/Kontrollkablar

> 50 cm > 30 cm

> 20 cm

Kablar korsas i rät vinkel

CpU Motor

Dubbelskärmad kabel


37 Elforskrapport

Faraday´s bur

Blanda aldrig kraft och signalkablar i samma kabelkanaler. Det börvara ett avstånd på minst 0.5 meter mellan dessa ledare. Alla kors-ningar av dessa kablar skall ske vinkelrättStyrsystem och andra känsliga systen skall monteras på samma sätt iegna isolerade skåp och alla kabelanslutningar skall även här varaförsedda med ledande kabelgenomföringar.Ovanstående text om installation av frekvensomriktare är endast enenkel introduktion. Se respektive frekvensomriktarfabrikats monta-geinstruktioner för närmare detaljer angående konstruktionsdetaljeroch montage. Observera att dessa instruktioner skall följas för att enanläggning skall anses uppfylla EMC-kravet och anses CE-märkt.

Fig 2.34

Fig 2.34 Vänstra bilden visar ett exempel på ett olämpligt montageav en frekvensomriktare för drift av ett ventilationssystem. Högrabilden visar en närbild av kabelanslutningarna. I denna anläggninguppstod det problem med styrsystemet som styrde ventilationsan-läggningen.

Elforskrapport 38


Motorkablar

MotorkablarFig 2.35

Fig 2.35 A visar de kapacitanser som finns i en 3-ledar kabel. Kapaci-tanserna mellan ledarna är lika stora. Kapacitanserna mellan respek-tive ledare och jord är en funktion av ledarens avstånd till jordplanet.Oftast blir dock ledarna skruvade vid längre kabeldragningar varvidledar kapacitanserna mot jord blir någorlunda jämt fördelade mellanfaserna.

Om vi då väljer att använda en fyrledare till motormatningen så bor-de vi ha löst problemet med återledning av jordströmmarna? Om vistuderar Fig 2.35 B ser vi att så inte är fallet. När vi placerar en fjärdeledare i kabeln kommer vi att bryta den kapacitiva symmetrin mellanfasledarna. Denna osymmetri kan förvärra eventuella lagerström-problem i ansluten maskin, (lagerströmsproblematiken beskrivs när-mare i ett senare avsnitt). Som figuren visar kommer inte införandetav en fjärde ledare för jordströmmar att lösa problemet med jord-strömmar pga ledarkapacitanserna mot jordOm vi använder skärmade kablar kan vi minska problematiken medjordströmmar avsevärt. Fig 2.35 C visar ett önskvärt arrangemang avskärmar dvs vi skärmar respektive ledare samt en yttre skärm.För att säkerställa en god återledningsförmåga i motorkablarnasskärm skall inte skärmens impedans överstiga 0.1 ohm/meter vid 100MHz. Observera att i takt med att ledarens längd ökar måste skär-mens impedans minska för att inte erhålla ett för stort spänningsfallöver ledaren vid högfrekventa strömmar. För att skärmen skall vara så “tät” som möjligt för störsignaler skallden helst vara konstruerad som ett metallrör, t.ex en perforerad allu-miniumskärm. I takt med att skärmens optiska täthet ökar, ökar ävendess skärmning av oönskade signaler.

L1 L2

L3

L1 L2

L3

PEL1 L2

L3

A B C


39 Elforskrapport

Motorkablar

Fig 2.36

Fig 2.37

Skärm följer ledare så långt som möjligt

Oskärmade ledare så korta som möjligt

Förskruvning helt i metall

Bussning i halv-ledande material

Kortast möjliga`råttsvans`

ObrutenFaraday-bur

Frekvensomriktare

Nätkabel Motorkabel

Bussning i halvledande materi

ObruteFaraday-

Packning av halvledande material

Kortast möjliga`råttsvans`

MOTOR

Elforskrapport 40


Motoröverspänningar

MotoröverspänningarMätning 2.3

frekvensomriktare

På grund av den teknik vi använder för att skapa en ny växelspänningmed önskad frekvensen, kommer spänningen vi ansluter till asyn-kronmaskinen att vara uppbyggd av ett stort antal pulser. Pulstekni-kens stora fördel är att vi minimerar förlusterna i switchelementetjämfört med om vi matade maskinen med en sinusformad spänningmed variabel frekvens.Mätning 2.3 övre mätningen visar utspänningen från en frekvens-omriktare samt en fasström, utfrekvens 50 Hz. Undre mätningen vi-sar ett inzoomat avsnitt i övre mätningen

Fig 2.38 visar en schematisk bild av en spänningspuls. Spänningensamplitud är lika med för en 6-puls 3-fas likriktare. Detbetyder att för en 400 volts matning mellanledsspänningen är 540 Voch vid 690 volt blir mellanledsspänningen 1035 VVid switchning av bryggan tar det alltid en viss tid att förändra bryg-gans spänningsnivå. Denna tid Ts är den tid det tar för spänningenatt stiga från 10% till 90% av mellanledsspänningen. Stigtiden styrsav valet av switchelement i bryggan samt deras storlek. Typiskastigtider för en modern IGBT-bestykad omriktare är 0.05-0.8 uS.

Fig 2.38 Beroende bl.a på konstruktionen av omriktarens switchbrygga kanvi erhålla en översläng på switchpulsens framkant. Vid användandetav IGBT-switchar är oftast överslängen minimal 0-10% av mellan-ledsspänningen. Vi har nu studerat hur frekvensomriktarens utspänning ser ut på dessutgång, men hur kommer spänningen över motorn att se ut? Detspontana svaret är att spänningen givetvis har samma utseende. Menvi måste komma ihåg att asynkronmaskinen alltid är ansluten tillfrekvensomriktaren med en kabel av varierande längd. Det som ut-gör ett problem är att kabelns karakteristiska impedans är mycketlägre än den som asynkronmotorns lindningar uppvisar. Det medföratt vi kommer att erhålla en spänningsreflektion i kabeländarna ochdärmed kan vi erhålla en sammanlagring av den ursprungliga spän-ningspulsen och reflektionen på motorplintarna.Storleken på den maximala spänningstoppen mellan faserna för denanslutna asynkronmaskin är beroende av 3 saker:• Maskinstorleken• Stigtiden • Kabellängden

Un 1 35,×

Ts10%

90%UDCmellan-

led

Översläng


41 Elforskrapport


MaskinstorlekFig 2.39 Maskinstorleken bestämmer tillsammans med kabelimpedansen

storleken på den maximala spänningen som kommer att utvecklasöver en lindning. Då kabelimpedansen oftast är mycket lägre än mot-svarande impedans för den anslutna asynkronmaskinen (10-100 x )kan vi närmast betrakta kabeln som om den vore oansluten för min-dre maskiner, se Fig 2.39. I takt med att maskinens storlek ökar mins-kar dess impedans vilket medför att spänningsspikens storlek mins-kar då missanpassningen mot kabeln minskar.

StigtidFig 2.40

Stigtiden för moderna IGBT-switchar är idag 0.1 - 0.8 us, stigtidenökar i takt med omriktarens storlek pga ökande kapacitanserna iswitchelementen. Fig 2.40 visar mätningen av stigtiden för en liten0.75 kW enfasig frekvensomriktare. Mellanledsspänningen är 300 V.Observera att vi här även ser reflexionen från den anslutna maski-nen.

KabellängdKabellängden och dess betydelse är beroende av stigtiden på denspänningsvåg som färdas genom kabeln. Om stigtiden är kort kom-mer vi att få stora svängningar i spänningen vid laständen vid förhål-landevisa korta kablar. Vid en switchtid av 0.1 microsekund och enkabellängd av 10 till 15 meter) är det fullt möjligt att erhålla spän-ningsspikar på närmare 2 ggr mellanledsspänningen över lasten. Detbetyder för en huvudspänninga av 400 V att vi kan erhålla spänning-ar på drygt 1000 V mellan faserna och vid en huvudspänning av 690V kan vi erhålla spänningstransienter runt 2000 V mellan faserna. Itakt med att kabellängden ökar kommer kabelns dämpning att med-föra att spänningstransientens amplitud minskar

30 65 110 250 500 kW

1.0

2.0

0.4

2.4

1.4

Vid en 45 m lång kabel ochen IGBT-bestyckad omriktaremed en stigtid av 0.1 uS

ggr Mellanledsspänningen

Puls Pulsreflektion från motor

Elforskrapport 42



Fig 2.41

Fig 2.41 Visar mätningen av en huvudspänning på en frekvensomrik-tardriven motor som matas via en 50 meter lång kabel. Vänstra mät-ningen visar en period av spänningen vid 50 Hz utfrekvens. Denmittre mätningen visar inzoomningar av några switchpulser i vänst-ra mätningen. Högra mätningen visar slutligen en enskild switchpulsmed “ringning”.

Då spänningsflanken är mycket brant kommer vi att få en ojämn för-delning av spänningen över respektive statorlindning då spänningeninte hinner fördela sig jämt över spolens alla varv. Större delen avspänningsspiken kommer att hamna över lindningens yttersta varvvilket medför att isoleringen på dessa varv tenderar att åldras snab-bare än isoleringen på övriga varv. Detta kallas för dielektrisk stressoch medför att isoleringen bryts ned varvid vi erhåller små genom-slag som börjar i små håligheter i isoleringen. Energiinnehållet idessa genomslag är mycket litet pga den korta pulstiden. Därmedsker ingen egentlig jonisering och vi erhåller inga regelrätta genom-slag. Maskinens isolering kan dock utveckla skador som kan medföraatt vid t.ex långa driftuppehåll kan kondens förorsaka överledningmellan ledare och jord eller mellan faser. När så maskinen kopplas inökar risken för överslag och ett regelrätt haveri i maskinen. Frekvens-omriktarna kan däremot ofta detektera detta förlopp och larmar dåför jordfel. När så motorn monteras ned och sedan mäts på verkstadkan inget fel påvisas. Faran är då att maskinen ställs in i motorförådetsom felfri. Observera att även matande kabel utsätts för dessa spänningsspikar imotoränden vilket ställer stora krav på spänningstålighet. Vi kan seett samband med ökande kabeljordfel och frekvensomriktarmat-ningar.


43 Elforskrapport

du/dt Filter

du/dt FilterVad kan vi då göra för att minska amplituden på spänningstransien-ten?Om vi väljer att kopplar induktanser i serie med kabeln så kommerspänningamplituden att minska, Hur stor minskningen blir är enfunktion av induktansens impedans. Men om vi väljer en för stor in-duktans kommer spänningsfallet över den att bli för stort och frek-vensomriktaren kommer att få problem med att reglera varvtal ochmoment tillfredställande. Priset vi får betala för att minska spän-ningstransientens storlek blir att i takt med att vi ‘skymmer’ motornför frekvensomriktaren minskar reglermöjligheterna. Kom i håg attmaskinens vridmoment minskar kvadratiskt mot en spännings-minskning av maskinens matningsspänning. Dock är detta knappastett problem för de allra flesta drifter vilka inte ställer extrema krav påreglerprestanda, t.ex. vanliga pump- och fläktdrifter.Det finns ett antal kommersiella lösningar i form av du/dt filter föratt minska spänningsflankens stigtid och därmed även minska spän-ningstransienternas storlek i maskinen. Vad som är lämpligt för res-pektive frekvensomriktare kan leverantörerna av frekvensomriktarege upplysningar om.

Fig 2.42

Fig 2.42 Visar samma uppkoppling som mättes i Fig 2.41 efter det attvi kopplat in ett du/dt filter på frekvensomriktarens utgång. Om vijämför mätningarna ser vi att spänningens rms-värde över motornhar minskat med ca 10 V. Det innebär att om vi väljer denna lösningmåste kontrollera att motorns vridmoment inte blir lägre än önskadnivå!

Elforskrapport 44


du/dt Filter

Nedanstående tabell ger upplysningar om isolationskrav för en an-sluten asynkronmaskin som en funktion av matande näts huvud-spänning och frekvensomriktarens stigtid. Värdena är hämtade frånABB och avser maskiner anslutna till ACS 600 och ACS 800

Slumpmässigt lindad maskin

MallindadFör en maskin vars lindningar är mallindade och vars isolation klararen Peakspänning på maximalt 2000 V kan anslutas utan du/dt filterså länge som stigtiden inte understiger 0.3 us. Vid kortare stigtiderrekomenderas användning av du/dt filter.

Ombyggnad av äldre drifterVid ombyggnad av äldre direktdrivna motorer till frekvensomriktar-drifter måste vi vara mycket uppmärksamma på befintlig motor ochmatande kablars spänningstålighet för att vi inte skall erhålla jordfelefter en tids frekvensomriktardrift.

Matande näts huvudspänning Peakspänning mellan motorfaser

UH 420V≤ Upeak 1300V≥

420V UH 500V≤< Upeak 1300V du/dt-filter+≥

Upeak 1600V och ∆t 0 2µs,≤≥



Lagerströmmar

45 Elforskrapport

Bakgrund

LAGERSTRÖMMAR

BakgrundMed lagerströmmar menar vi strömmar som av någon anledning cir-kulerar genom rotoraxel och ett eller flera av asynkronmaskinens la-ger. Lagerströmmar är ingen ny företeelse i samband med elektriskamotordrifter utan har varit en del av “vardagsbekymren”, framförallti samband med likströmsdrifter, men även för stora växelströmsmo-tordrifter. Problematiken har varit känd under lång tid.

Fig 2.43

Fig 2.43 visar ett exempel på hur ett skadat lager kan se ut när det hardelats. Vi ser framförallt i den yttre lagerbanan de karakteristiska“blixtlåsmönster” vi får vid en lagerströmsskada. Även lagerkulornauppvisar den karakteristiska matta ytan pga lagerströmmen.

Den “klassiska” lagerströmsproblematiken för direktmatade asyn-kronmaskiner är giltigt för stora, få-poliga maskiner, i första hand 2-men även 4 poliga maskiner. För mindre och mångpoliga växel-strömsmaskiner är magnetfältsosymmetrin i luftgapet mindre ochdärmed minskar även lagerströmmarna. Fig 2.44, sidan 46, vänstra bilden, visar en asynkronmaskin i genom-skärning. Om vi matar statorlindningarna med en sinusformadspänning kommer rotoraxel att hela tiden befinna sig i 0-punkten avdet magnetfält som statorn skapar. Därmed kommer ingen spänningatt induceras i motoraxel.

Elforskrapport 46

Lagerströmmar

Bakgrund

Fig 2.44

Men om en fasimpedans avviker från de andra kommer fasström-marna och därmed även magnetfältet i luftgapet att bli osymmetris-ka. Det innebär att rotoraxel inte längre befinner sig i den magnetiska0-punkten. Om vi väljer att undersöka vad som sker i rotoraxel medmagnetfältets 0-punkt som centrum, se högra figuren, blir det enkla-re. Då kan vi betrakta rotoraxel som en stav i rotorn och vi inser attden i axeln inducerade spänningen är en funktion av magnetfältetsstyrka och den hastighet med vilken axeln skär magnetfältet.

Fig 2.45

Den i rotoraxel inducerade spänningen kommer att ge upphov till enpotentialskillnad mellan rotoraxelns ändar. Detta medför i sin tur attdenna potentialskillnad även kommer att återfinnas över maskinenslager. Om spänningspotentialen är tillräckligt hög kommer det attuppstå ett genomslag och det flyter en ström genom lagret och ma-skinens statorgods, se Fig 2.45.

Stator

Rotor

Lager

Lagerströmmar

47 Elforskrapport

Frekvensomriktardrifter

När lagret genomflyts av en elektrisk ström uppstår det likala urladd-ningar mellan lagrets yttre- och inre lagerbana samt rullkroppen.Hettan som utvecklas vid urladdningen förorsakar en lokal smält-punkt i lagerytan.

Genombrotts spänningenför oljefilmen kan variera

mellan 2-3 volt upp till20 - 30 volt beroende

på lagertyp.

Därmed uppstår det en krater i lagerbanan. Materialet i kraterytanåterhärdar men nu till en glashård yta. Materialet under kratern åter-härdar dock inte utan är nu av härdat dvs mjukare än både kraterytanoch underliggande metall. Kraterstorleken för skador som har upp-stått vid frekvensomriktardrifter (den vanligaste skadetypen idag) är5-8 . När så rullkroppen passerar kratern kommer de mekaniskavibrationerna som uppstår att ge upphov till det typiska “blixtlås- el-ler tvättbrädemönstret” i lagerbanorna och rullkropparnas matta yta.Den smälta metallen som lämnar kratern vid urladdningen återfinnsi lagrets smörjmedel. Även smörjmedlet påverkas av strömgenom-flytningen och brukar mörkna och hårdna vilket medför att desssmörjegenskaper försämras.Men när frekvensomriktardrifter blir allt vanligare möts vi av nya la-gerströmsproblem som framförallt gör sig märkbara i små maskinerdär det tidigare aldrig uppstod lagerströmsskador. Det finns ett antalolika orsaker till lagerströmmar som vi skall undersöka samt lämpli-ga motåtgärder.

FrekvensomriktardrifterVid frekvensomriktardrifter finns det tre huvudtyper av lagerström-mar vilka vi skall studera närmare:

1 Högfrekventa cirkulerande strömmar

2 Axeljordade strömmar

3 Kapacitiva urladdningsströmmar

1: Högfrekventa cirkulerande strömmarDet finns alltid kapasitanser mellan maskinens lindningar och dessstatorgods. Det betyder att när maskinen matas med en växelspän-ning kommer det att flyta en viss ström genom kapacitanserna och uti maskinens stator. Då maskinen matas med en symmetrisk 3-fas-spänning kommer summaströmmen i statorn att bli 0 pga att de trefasströmmarna tar ut varandra då fasförskjutningen mellan fasernaär 120 grader.Men vad händer om maskinen matas från en frekvensomriktare?

µm

Elforskrapport 48

Lagerströmmar

1: Högfrekventa cirkulerande strömmar

Fig 2.46

Vid frekvensomriktardrift kommer utspänningen att växla mellantvå givna spänningsnivåer per fas dvs 0 och Udc, mellanledsspän-ningen. Det betyder att vi kommer att erhålla en nettospänning överlindningskapacitanserna mot statorgodset som inte blir 0, Vcommoni vänstra bilden i Fig 2.46. Högra bilden visar en mätning av spän-ningen mellan lindningarnas Y-punkt och maskinens gods. Dennaspänning kommer att driva en ström i statorns gods. Denna strömger upphov till ett högfrekvent magnetfält i luftgapet vilket kommeratt inducera en spänning i rotoraxeln. Det motsvarar vad som visas iFig 2.44, sidan 46.

Fig 2.47

Fig 2.47 visar en bild av hur strömmarna flyter i motorkretsen.

Lagerströmmar

49 Elforskrapport


Om spänningen över lagren blir tillräckligt hög kommer vi att få ettöverslag i lagret och en lagerström som följd.

Mätning 2.4

Mätning 2.4, vänstra mätningen, visar spänningen över ett lager påen 400 kW, 4-polig asynkronmaskin som är frekvensomriktarstyrd.Mittre mätningen visar lagerspänningen för en 110 kW 2-polig ma-skin. Slutligen visar högra mätningen en förstoring av en av pulsernai den mittre mätningen. Observera skillnaden i skalning av Y-axelnmellan mätningarna.

Denna typ av lagerströmmar är vanligast på medium och högeffekts-maskiner. Axelhöjd IEC 315 dvs 100 kW och högre.

Fig 2.48

Vi kan erhålla vagabonderande strömmar vid t.ex pumpdrifter ellerandra drifter då impedansen mellan maskinens axel och jord uppvi-sar ett lägre värde, t.ex via lagren i pumpen eller annan ansluten lastså som en växellåda, än via drivsidans lager, se Fig 2.48.Beroende på lagerkonstruktion i den yttre kretsen kan vi erhålla ettlagerhaveri som uppstår mycket tidigare än för frisidans lager i ma-skinen. I detta fall har vi helt tappat kontrollen över vilka skador somlagerströmmarna kan ge upphov till. I många fall kan det vara betyd-ligt dyrare och besvärligare att byta ett eller flera lager i t.ex en växel-låda jämfört med asynkronmaskinen.

Elforskrapport 50

Lagerströmmar

2: Axeljordade strömmar

2: Axeljordade strömmarSpänningen som uppstår mellan maskinens lindningar och stator-godset driver en ström i kretsen. Idealiskt sett skall denna ström åter-vända till frekvensomriktaren via matande kabels skärm.

Fig 2.49

Men då alla ledningar uppvisar en impedans så är det inte säkert attskärmåterledaren från motor till frekvensomriktare uppvisar denlägsta impedansen. Vi måste komma ihåg att vi har strömmar medfrekvenser över 1 MHz! Det medför att impedanser som är försum-bara vid 50 Hz nu kan uppvisa ett mycket stort motstånd mot denhögfrekventa strömmen. Om då motoraxeln är jordad via lasten kan impedansen via last ochövriga jordåterledare vara lägre än impedansen i matande kabel. Detfår då till följd att vi får en spänningspotential över motorns lager ochom lagerspänningen blir tillräckligt hög kommer vi att få överslag ilagret och det flyter en lagerström. Observera att vi nu även kan få la-gerströmmar i lastens lager, Denna typ av lagerströmsproblematik är oberoende av motorstorlek.Det behövs endast en frekvensomriktardriven motor vars axel är jor-dad via lasten. Felaktiga motorkablar kan förvärra problematikenmen vi återkommer strax till kabelval samt lämpligga åtgärder motlagerströmmar.

Lagerströmmar

51 Elforskrapport


Fig 2.50

Fig 2.50 visar ett problem med kablar vars skärmimpedans är hög förde högfrekventa strömmar som skall föras till baka till frekvensom-riktaren via skärmen. Figuren föreställer ett fläkthus av metall. Dendrivande motorn är monterad på vibrationsdämpande fötter. Maski-nen är endast förbunden med fläkthusets jord via motorkabelnsskärm då motorfötterna är ickeledande.

Om vi resistansmäter mellan motor och fläkthus är resistansen nära0 dvs potentialutjämningen ser OK ut.Men om vi nu startar frekvensomriktaren och nu mäter spänningenmellan motor och fläkthus med ett instrument som klarar högrefrekvenser (min 20 MHz) ser vi att vi erhåller ett spänningsfall övermotorkabelns skärm. Detta ger oss en betydande potentialskillnadmellan motor och fläkthus under drift. Observera att denna potenti-alskillnad endast är märkbar för högre frekvenskomponenter, vi seringa 50 Hz komponenter i mätningen. Mätningen är utförd på enmotor som matas via en ca 50 meter lång kabel. Denna mätning visar på vikten med kablar som har en skärm som äravsedd för att leda högfrekventa strömmar.

Extern uppladdning av motoraxelInnan vi studerar den tredje varianten av lagerströmmar vid frek-vensomriktar drifter kan vi nämna att vi ibland även kan erhålla la-gerströmmar pga statisk uppladdning av motoraxel. Fläktmotorersom driver fläkten via en remskiva och en icke ledande fläktrem ärett exempel på detta fenomen. Observera att detta givetvis kan drab-ba direktdrivna växelströmsmotorer.

Fläkt

Motor

FläkthusSpänning mellan motor och fläkthus

Elforskrapport 52

Lagerströmmar

3: Kapacitiva urladdningsströmmar

3: Kapacitiva urladdningsströmmarFig 2.51

Vi kan finna en tredje orsak till lagerströmmar på små motorer, frånca 30 kW och mindre. Om vi undersöker en motor som inte är jordadvia lasten, t.ex en fläkt där motorn driver lasten via kilrep, finner viatt det finns två kapacitiva kopplingar från statorsidan. En från sta-torlindningen till rotorn och en från statorgodset till rotorn. Dessafinner du märkta som Cwr respektive Cag i Fig 2.51. Dessa två kapa-citanser verkar som en spänningsdelare. Cws är kapacitansen mellanstatorlindning och stator gods. Om inte rotorn är jordad kommerspänningspotentialen som uppstår över rotorn att även återfinnasöver lagrets kapacitans Cmb. Spänningen över lagret kan beräknas enligt

Beräkning 2.21

Studerar vi Beräkning 2.21 ser vi att i takt med att kapacitansen Cagökar (dvs dess impedans minskar) så minskar även spänningen överlagret.Den maximala spänning vi kan erhålla över lagret, vid frekvensom-riktardrift, är en funktion av motorn olika kapacitanser. Det betyderatt denna spänning även går att påverka vid konstruktion av motorn.Det betyder att vi med all sanolikhet får maskiner som i framtidenuppvisar låga spänningar över lagren som en funktion av ovanståen-de problembeskrivning.

Axel

Roto

r LagerStatorlindning

Statorgods

Cws

Cwr

Cag

Cmb

Motor

VcVB

U fasFrekvensomriktare

VB

CWR

CWR CAG+---------------------------- VC×=

Förebyggande åtgärder

53 Elforskrapport


FÖREBYGGANDE ÅTGÄRDERVi skall nu undersöka några lämpliga åtgärder vid konstruktion avmotordriften för att minimera problematiken för de olika typerna avlagerströmmar.

1: Högfrekventa cirkulerande strömmarFig 2.52

För att erhålla en god kapacitiv symmetri i systemet är det viktigt attvälja rätt sorts motorkablar. Kabeln skall vara symmetrisk dvs denskall endast innehålla 3 fasledare samt skärm, se kabel C i Fig 2.52.Idealet är en kabel med separata skärmar runt varje fasledare samt engemensam koncentrisk skärm. Därmed minimeras även oönskadestörfält från motorkabeln. Oskärmade kablar och/eller kablar med enPEN-ledare ger onödigt stora kapacitiva kopplingar mot omgivandedetaljer samt osymmetriska kapacitiva strömmar vilka kan förvärralagerströmsproblematiken, se kabel A och B i Fig 2.52.En lösning är att isolera maskinens lager. Dock skall vi inte isoleramaskinens bägge lager då vi kan få mycket höga spänningspotentia-ler mellan rotoraxel och stator pga. kapacitiv koppling mellan statoroch rotor. Vi monterar nu endast ett isolerat lager på vår maskin menvi kan inte välja fritt vilket lager vi väljer att isolera. Om vi isolerardrivsidans lager är risken mycket stor att strömmen i vår maskinaxelvandrar in i lasten och via ett lager i lastsidan genom jord och frisi-dans lager sluter strömkretsen, se vänstra illustrationen i Fig 2.53.Det enda vi lyckats att åstadkomma är att fördela lagerströmsproble-matiken på flera maskinenheter vilket knappast är att betrakta somett framsteg då vi förlorar kontrollen över vilka lager som ev. skadas.

L1 L2

L3

L1 L2

L3

PEL1 L2

L3

A B C

Elforskrapport 54



Fig 2.53

Om vi däremot placerar det isolerade lagret på maskinens frisidakommer vi att uppnå önskat resultat dvs. vi bryter strömkretsen menhar fortfarande kontroll över rotoraxelns spänningspotential, se hö-gra illustrationen i Fig 2.53.

Fig 2.54 Många av asynkronmaskinerna som används inom industrin driverprocesser med mycket höga krav på varvtalsnoggrannhet. Det med-för att dessa utrustas med pulsgivare för att kunna uppnå den bästavarvtalsregleringen. När pulsgivaren monteras på växelströmsmaski-nens frisida måste vi tänka oss för så att vi inte sluter strömkretsenigen! Fig 2.54 visar vad som sker då vi monterar pulsgivaren på asyn-kronmaskinen. Då pulsgivarens lager är litet kommer det att förstö-ras snabbare än maskinlagret varvid vi får ett haveri av pulsgivarensom följd. Lagerhaveriet ger upphov till vibrationer vilka kan återfin-nas i signalen från pulsgivaren och störa moment/varvtals reglering-en. Strömslingan sluts genom staget vid montage av pulsgivaren. Vimåste isolera staget i ena änden för att bryta strömslingan. Men vi får inte heller glömma bort skärmningen av signalkabeln frånpulsgiveren. Då skärmen för signalkabeln är jordad i pulsgivarenkommer vi att åter sluta strömslingan när vi jordar skärmen i kopp-lingspunkten. Därmed kortsluter vi den isolation som vi utfört påmontagestaget för pulsgivaren.

Last Stator

Rotor

IsoleratLager

Last

Isoleratlager

Stator

Rotor

Lager

Pulsgivare


55 Elforskrapport


Common mode och du/dt filterFig 2.55 För att i någon mån minska problematiken med högfrekventa cirku-

lerande strömmar i statorn kan vi använda något som kallas för com-mon mode filter. Dessa består oftast av en eller flera ferritringar somträds på motorkablarna före skärmen i frekvensomriktaren, seFig 2.55. Dessa kommer att verka som en lokal induktans för icke si-nusformade strömmar. De sinusformade strömmarna kommer att“ta ut” varandra så deras summamagnetfält blir 0! För de strömkom-ponenter som inte är sinusformade erhåller vi ett summamagnetfält.Detta kommer då att mha ferritringarna ge upphov till en induktans-höjning för dessa strömkomponenter i denna kabelpunkt. Därmed kommer icke sinusformade strömkomponenter att minska ikabeln. Detta är något som kan minska momentvariationer i anslu-ten motor pga icke sinusformade strömmar. Detta är dock oftast intenågot problem med moderna frekvensomriktare då dessa pga högaswitchfrekvenser ger motorströmmar som har en god sinusform.Det är dock spänningens kurvform som är det stora problemet medtyp 1 lagerströmmar. Den påverkas inte av common mode filtret i nå-gon egentlig omfattning. Här har ett du/dt filter större effekt. Då det-ta filter minskar stigtiden något för spänningspulserna från frekvens-omriktaren kommer 0-spänningen mellan lindningar och statorgodsatt minska något. Därmed minskar även de strömmar som cirkulerari statorgodset och ger upphov till en magnetisk koppling till rotorax-el. Dock kan inte du/dt-filtret göras tillräckligt stort för att helt mot-verka problemet då vi skulle erhålla orimliga spänningsfall över det-ta.Observera att vissa frekvensomriktartillverkare påpekar att vid an-vändande av dessa filter får inte omriktaren arbeta i vektorreglerings-mode, utan skall arbeta skalärt. Även den maximala switchfrekven-sen måste anpassas till använt filter. Kontrolera vad som gäller för detfabrikat som du arbetar med om du skall använda dessa filtertyper.

Motorkabel

Ferit-ringar

Anslutning till frekvensomriktare

Elforskrapport 56



2: Axeljordade strömmarFig 2.56 För dessa lagerströmmar är det mycket viktigt att vi har en så låg im-

pedans som möjligt i vår kabelskärm. Detta för att försäkra oss om attde strömmar som har kopplats kapacitivt från motorlindningen tillstatorgodset återvänder till frekvensomriktaren via skärmen och intenågra andra vägar.Vi skall välja riktiga motorkablar som är symmetriska och med enbra skärm. Vid montage av kabel i motor skall vi försäkra oss om attstatorn blir riktigt jordad, även högfrekvensmässigt.För att försäkra oss om att vi inte får lagerproblem pga potentialskill-nader mellan motor och last kan vi använda oss av en isolerad kopp-lingshalva. Observera att detta ger upphov till problem enligt Fig2.50, sidan 51. Vi kan även potentialutjämna motor och last om vi in-te kan isolera dessa från varanfra. Potentialutjämningen bör lämpli-gast göras med en bred kopparfläta kortaste vägen mellan motor ochlast. Den bör vara 50 till 100 mm bred för att minimera dess induk-tans se Fig 2.56.

3: Kapacitiva urladdningsströmmarFör att minimera denna problematik är det önskvärt att rotor och sta-tor uppvisar samma potential. Därmed uppstår det inga urladd-ningsströmmar i motorns lager. Detta kan vi uppnå genom att använ-da en släpring på motoraxeln tillsamman med ett kol som jordaraxeln till statorn. För att undvika eventuella cirkulerande strömmarbör vi även använda ett isolerat lager på maskinens frisida om mo-torn är lite större. Det finns en osäkerhet om tillförlitligheten medaxeljordning via släpring och kol, men det är en metod som har an-vänts länge för likströmsmaskiner så det är en utprovad metod. Denkräver dock ett visst mått av tillsyn och underhåll.Det finns även rekommendationer om att använda ledande remmareller kilrep mellan motor och fläktlasten. Därmed avses att jorda ro-torn via lasten. Doch är det osäkert vad som sker med lastens lager,har vi bara flyttat problemet från motorn till lasten?

Referenslista

57 Elforskrapport

3: Kapacitiva urladdningsströmmar

REFERENSLISTAMaterialet är sammanställ av diverse föreläsnings- och kursmateriali frekvensomriktardrifter från NORBO KraftTeknik ABLK Utveckling Mellerud om pumpproblematikBengt-Arne Walldén, Stora Enso Packaging Boards, Skoghalls Mill Technical guide no. 3 ABBTechnical guide no. 4 ABBTechnical guide no. 5 ABBTechnical guide no. 7 ABBBeskrivning av hårdvara för ASC 600/ACS 800 ABBInstallationsanvisningar och hårdvarubeskrivningar för SIEMENSMasterDrive frekvensomriktareMätningen i fig 1 är utförd av Dick Forsberg, MacGregor Cranes AB

Elif inom Teknikföretagen

Adress: Box 5510 114 85 StockholmBesöksadress: Storgatan 5

Telefon: 08-782 08 00www.teknikforetagen.se

Adress: Box 310, 631 04 EskilstunaBesöksadress: Kungsgatan 43

Telefon: 016-544 20 00www.stem.se

Adress: 101 53 StockholmBesöksadress: Olof Palmes gata 31

Telefon: 08-677 25 30www.elforsk.se

elforsk rapport frekvensomriktatre (2.3mb)

Documents