MICROMASTER 440 bez filtra 6SE6440-2UD31-1CA1 6SE6 440-2UD31-1CA1 6SE644O-2UD31-1CA1

Siemens 6SE6440-2UD31-1CA1 | MICROMASTER 440 — 11 kW / 15 KM, 3AC 380–480V, 26A (CT) / 32A (VT), IP20, Bez filtra, Sterowanie V/Hz i wektorowe

Przegląd

Siemens 6SE6440-2UD31-1CA1 to wariant 11 kW o stałym momencie obrotowym z serii MICROMASTER 440 — flagowego, uniwersalnego przemiennika częstotliwości firmy Siemens z generacji produktów, która zdobyła uznanie w globalnych instalacjach przemysłowych w latach 2000. i 2010.

MM440 stanowiły najbardziej zaawansowaną ofertę firmy Siemens w segmencie kompaktowych przemienników: szersze niż MM420 pod względem możliwości sterowania (dodając bezczujnikowe sterowanie wektorowe do V/Hz) i bardziej elastyczne niż MM430 (który był zoptymalizowany do zastosowań wentylatorów i pomp i nie posiadał wysokich obciążeń przeciążeniowych wymaganych dla obciążeń o stałym momencie obrotowym).

Wariant 11 kW w ramie FSC o tym numerze katalogowym znajduje się pośrodku zakresu mocy MM440, obsługując rozmiary silników najczęściej spotykane w systemach przenośników, sprężarkach, pompach odśrodkowych, mieszadłach i ogólnych maszynach fabrycznych.

Przy prądzie wyjściowym 26A w trybie stałego momentu obrotowego (wysokie przeciążenie) i 32A w trybie zmiennego momentu obrotowego (niskie przeciążenie), zdolność prądowa przemiennika jest prawidłowo dopasowana do silnika 11 kW w trybie HO i silnika 15 kW w zastosowaniach LO.

Specyfikacja przeciążenia — 150% przez 60 sekund i 200% przez 3 sekundy w trybie HO — odzwierciedla zdolność przemiennika do obsługi przejściowych wymagań prądowych podczas rozruchu przenośników pod obciążeniem, rozruchu sprężarek i innych chwilowych scenariuszy przyspieszania o dużej bezwładności, bez wyzwalania lub obniżania parametrów.

W przypadku zastosowań pomp i wentylatorów, gdzie moment obrotowy obciążenia rośnie z kwadratem prędkości, znamionowa wartość LO pozwala na bardziej ekonomiczny wybór następnego rozmiaru przemiennika w dół w porównaniu do specyfikacji dla pracy ze stałym momentem obrotowym.

Przemiennik jest dostarczany bez filtra EMC (-2UD- w numerze katalogowym), co jest prawidłową specyfikacją dla instalacji, w których zewnętrzny filtr liniowy jest dostarczany na poziomie rozdzielnicy, gdzie sieć zasilająca już posiada filtrowanie, lub gdzie obowiązująca norma EMC nie wymaga filtrowania emisji przewodzonej na przemienniku.

Tam, gdzie wymagana jest zgodność z EMC w punkcie instalacji — zazwyczaj w instalacjach podlegających wymaganiom kategorii C2 normy EN 61800-3 — należy dodać zewnętrzny filtr do kabla zasilającego lub wybrać filtrowany wariant (prefiks -2AD-) o tej samej mocy znamionowej.

Kluczowe specyfikacje

Tryby sterowania — V/Hz i wektorowy bezczujnikowy

Architektura sterowania MM440 obsługuje dwa główne tryby sterowania, wybierane za pomocą parametrów:

Sterowanie V/Hz utrzymuje stały stosunek napięcia wyjściowego do częstotliwości wyjściowej, przybliżając krzywą magnesowania silnika.

Liniowe V/Hz nadaje się do zastosowań o stałym momencie obrotowym (przenośniki, sprężarki), gdzie silnik musi rozwijać pełny moment obrotowy w całym zakresie prędkości roboczych. 

Kwadratowe V/Hz — zwane również V/Hz o zależności kwadratowej — zmniejsza napięcie przy niższych prędkościach proporcjonalnie do kwadratu częstotliwości, dopasowując charakterystykę momentu obrotowego do prędkości wentylatorów i pomp odśrodkowych oraz zmniejszając straty silnika przy częściowym obciążeniu.

Sterowanie wektorowe bezczujnikowe (zwane również sterowaniem prądem strumienia lub FCC w literaturze firmy Siemens) oblicza model stanu strumienia magnetycznego silnika w czasie rzeczywistym i steruje wektorem prądu wyjściowego, aby utrzymać optymalną orientację strumienia bez enkodera wału.

Zapewnia to znacznie lepsze wytwarzanie momentu obrotowego przy niskich prędkościach, szybszą reakcję dynamiczną na zmiany obciążenia i możliwość wytworzenia maksymalnego momentu obrotowego przy zerowej prędkości lub w jej pobliżu — możliwości, których sterowanie V/Hz nie jest w stanie dorównać.

Sterowanie wektorowe bezczujnikowe wymaga uruchomienia identyfikacji silnika (auto-tune) podczas uruchamiania, aby wypełnić model silnika przemiennika parametrami rezystancji, indukcyjności i poślizgu konkretnego silnika.

W przypadku większości zastosowań przenośników, mieszadeł i sprężarek wystarcza sterowanie V/Hz z odpowiednim wprowadzeniem danych silnika.

W zastosowaniach wymagających precyzyjnej regulacji prędkości przy zmiennym obciążeniu, dobrego momentu rozruchowego przy niskiej prędkości lub najszybszej możliwej reakcji na zakłócenia obciążenia, sterowanie wektorowe bezczujnikowe jest lepszym trybem pracy.

Architektura I/O i elastyczność zastosowań

Uzupełnienie I/O MM440 jest znacznie bogatsze niż w prostszych przemiennikach tej klasy. Sześć izolowanych wejść cyfrowych, konfigurowalnych za pomocą zestawu parametrów, steruje funkcjami takimi jak start/stop, zmiana kierunku, wybór źródła nastawy, resetowanie błędów, JOG i wybór stałej częstotliwości.

W przeciwieństwie do przemienników, w których wejścia cyfrowe mają stałe funkcje fabryczne i wymagają zewnętrznego przeprogramowania do ich zmiany, wejścia cyfrowe MM440 są w pełni przypisywalne za pomocą parametrów — każde wejście można przypisać do dowolnej dostępnej funkcji przemiennika z listy parametrów.

Dwa wejścia analogowe akceptują sygnały napięciowe (0–10V) lub prądowe (0–20mA), z typem wejścia wybieranym przełącznikiem DIP, zamiast wymagać różnych wariantów sprzętowych dla różnych typów sygnałów nastawy.

Każde wejście może być alternatywnie użyte jako dodatkowe wejście cyfrowe, gdy podłączony jest sygnał binarny — dając przemiennikowi efektywnie osiem wejść cyfrowych, gdy kanały analogowe nie są potrzebne do nastawy analogowej lub sprzężenia zwrotnego.

Trzy wyjścia przekaźnikowe o obciążalności 30V DC / 5A lub 250V AC / 2A sygnalizują stan przemiennika — praca/stop, błąd, osiągnięcie nastawy lub funkcje zdefiniowane przez użytkownika — do sterownika PLC maszyny lub obwodów przekaźnikowych.

Wejście monitorowania temperatury silnika PTC/KTY podłącza się bezpośrednio do czujnika ochrony termicznej silnika, umożliwiając przemiennikowi monitorowanie temperatury silnika w czasie rzeczywistym i zmniejszenie prędkości lub wyzwolenie zabezpieczenia przed wystąpieniem uszkodzenia termicznego.

FAQ

P1: Przemiennik jest przystosowany do pracy z mocą 11 kW w trybie stałego momentu obrotowego (HO) i 15 kW w trybie zmiennego momentu obrotowego (LO). Które znamionowe obciążenie ma zastosowanie do aplikacji przenośnika?

Przenośniki to obciążenia o stałym momencie obrotowym — wymagany moment obrotowy jest w przybliżeniu stały w całym zakresie prędkości, niezależnie od prędkości.

Oznacza to, że ma zastosowanie znamionowe obciążenie HO (wysokie przeciążenie): silnik musi być przystosowany do mocy 11 kW lub niższej, a przemiennik zapewni maksymalny ciągły prąd wyjściowy 26A z możliwością przeciążenia 150% przez 60 sekund.

Jeśli silnik ma moc 15 kW, a profil aplikacji jest czysto typu wentylator lub pompa (moment obrotowy rośnie z kwadratem prędkości, niski moment rozruchowy), wówczas ma zastosowanie tryb LO przy 26A — ale jest to decyzja inżynierska oparta na rzeczywistej charakterystyce obciążenia, a nie tylko na mocy znamionowej silnika.

P2: Przemiennik nie zawiera filtra EMC. Czy filtrowanie zewnętrzne jest zawsze konieczne?

Nie zawsze. Wymaganie filtra EMC zależy od obowiązującej normy EMC instalacji i środowiska wdrożenia przemiennika.

Środowiska przemysłowe sklasyfikowane jako Kategoria C3 (ograniczona dystrybucja, strefa przemysłowa) zgodnie z normą EN 61800-3 często dopuszczają pracę bez filtrowania emisji przewodzonej, pod warunkiem że sieć zasilająca instalacji nie jest wrażliwa na zakłócenia wysokiej częstotliwości.

Środowiska kategorii C2 — które obejmują instalacje w pierwszym środowisku (mieszkalnym/komercyjnym) lub gdzie zasilanie jest współdzielone z wrażliwym sprzętem — zazwyczaj wymagają filtrowania.

Przed podjęciem decyzji o wymogu filtrowania należy potwierdzić obowiązującą kategorię z inżynierem EMC systemu.

P3: Jakie kroki uruchomieniowe są wymagane podczas instalacji MM440 na nowym silniku?

Minimalne uruchomienie wymaga wprowadzenia danych z tabliczki znamionowej silnika do grupy parametrów P0 (napięcie znamionowe, częstotliwość, moc, prąd, prędkość, współczynnik mocy i typ silnika).

Po wprowadzeniu danych silnika, procedura szybkiego uruchomienia (parametr P1910) wykonuje statyczne auto-tune w celu zmierzenia rezystancji stojana silnika i poprawy dokładności V/Hz. 

W przypadku sterowania wektorowego bezczujnikowego, obrotowe auto-tune (wymagające swobodnego biegu silnika) mierzy parametry wirnika i wypełnia pełny model silnika.

Po uruchomieniu należy zweryfikować czasy ramp przyspieszania i hamowania (P1120/P1121) pod kątem bezwładności i zakresu prędkości aplikacji.

P4: Przemiennik posiada interfejs szeregowy RS-485. Jakie protokoły komunikacyjne obsługuje natywnie?

Wbudowany interfejs RS-485 MM440 obsługuje protokół USS (Universal Serial Interface) — własny standard komunikacji szeregowej firmy Siemens do sterowania i parametryzacji przemienników.

USS umożliwia podłączenie wielu przemienników na jednej magistrali RS-485 (do 31 węzłów przy 19 200 bodów lub mniej przy wyższych prędkościach transmisji), gdzie sterownik PLC lub nadrzędny kontroler odpytuje każdy przemiennik w celu uzyskania statusu i wysyła polecenia nastawy.

W przypadku łączności PROFIBUS DP — wymaganej do integracji z SIMATIC S7 lub innymi systemami sterowania opartymi na PROFIBUS — opcjonalny moduł komunikacyjny CB15 PROFIBUS jest podłączany do portu opcji przemiennika.

P5: Czy 6SE6440-2UD31-1CA1 można zaktualizować z V/Hz do sterowania wektorowego po instalacji, czy wymaga to innego przemiennika?

Zarówno sterowanie V/Hz, jak i sterowanie wektorowe bezczujnikowe to tryby sterowania programowego w tym samym przemienniku — przełączenie między nimi polega na zmianie parametru (P1300), a nie na zmianie sprzętu.

Przemiennik jest dostarczany z domyślnym sterowaniem V/Hz (P1300 = 0) i można je zmienić na sterowanie wektorowe bezczujnikowe (P1300 = 20) po wykonaniu wymaganego uruchomienia auto-tune.

Nie jest potrzebny żaden dodatkowy sprzęt ani aktualizacja oprogramowania.

Przejście jest odwracalne w dowolnym momencie.