Co warto sprawdzić przed włączeniem zasilania falownika Siemens?

Pierwsze czynności kontrolne należy wykonać jeszcze przed włączeniem zasilania falownika.

Po pierwsze należy sprawdzić, czy przemiennik został odpowiednio dobrany do wymagań sieci, silnika i obciążenia. Sama zgodność mocy podanej w kilowatach to za mało, znaczenie mają także napięcie, prąd znamionowy, przeciążalność, sposób hamowania oraz warunki panujące w szafie, np. dopuszczalna temperatura otoczenia.

Warto też sprawdzić pełne oznaczenie falownika. Urządzenia należące do jednej rodziny mogą różnić się zakresem napięć, filtrem EMC, systemem komunikacji, wyposażeniem wejść i wyjść oraz funkcjami bezpieczeństwa, a dokumentacja podobnego modelu nie zawsze może być używana do innego, nawet podobnego falownika.

Kontrola połączeń elektrycznych i instalacji

Przed włączeniem napięcia należy porównać połączenia ze schematem urządzenia. Szczególną uwagę należy zwrócić zaciski zasilające i zaciski silnika, ponieważ pomylenie wejścia sieciowego z wyjściem U, V, W może skończyć się uszkodzeniem i koniecznością naprawy falownika już podczas jego włączania.

Trzeba też skontrolować przewód ochronny, ekranowanie i rozdzielenie przewodów mocy od przewodów sygnałowych, żeby uniknąć późniejszych zakłóceń pomiarów, błędów komunikacji oraz błędnych sygnałów z czujników. A jeżeli zastosowano stycznik po stronie silnika, dławik, filtr sinusoidalny albo rezystor hamowania, należy też sprawdzić w dokumentacji ich dobór oraz właściwy sposób podłączania.

Przed pierwszym uruchomieniem falownika oraz maszyny warto przejść przez krótką listę kontrolną i:

• sprawdzić napięcie sieciowe i pełne oznaczenie falownika,
• potwierdzić poprawność podłączenia zacisków zasilających, silnikowych i przewodu PE,
• porównać połączenie uzwojeń silnika, w gwiazdę lub trójkąt, z jego tabliczką znamionową,
• skontrolować ekranowanie przewodów i wymagane odstępy montażowe,
• sprawdzić wejścia startu, blokad, krańcówek oraz – jeśli układ ją wykorzystuje – funkcję STO,
• ustalić sposób sterowania hamulcem silnika,
• odpowiednio zabezpieczyć obszar ruchu maszyny.

Podczas testu lub automatycznej identyfikacji parametrów silnika może nastąpić niespodziewany obrót wału, zwolnienie hamulca albo ruch przenośnika. Dlatego przed przejęciem sterowania z panelu albo komputera należy ustalić, co ma kontrolę nad napędem.

Czytaj też: Co to jest falownik? Działanie i zastosowanie

Parametryzacja i pierwsza próba ruchowa

Falowniki Siemens można konfigurować za pomocą panelu BOP-2 lub IOP-2, programu SINAMICS Startdrive, a w wybranych rozwiązaniach także przez moduł Smart Access. Jednak niezależnie od narzędzia przemiennik zawsze musi otrzymać prawidłowe dane o silniku i aplikacji.

Dane silnika nie mogą być ustawiane „na oko”

Do pierwszego uruchomienia niezbędne są dane z tabliczki znamionowej silnika: napięcie, prąd, moc, częstotliwość, prędkość znamionowa, współczynnik mocy i sposób połączenia uzwojeń. Napięcie trzeba interpretować z uwzględnieniem układu gwiazda/trójkąt, ponieważ pomyłka może prowadzić do uzyskiwania zbyt małego momentu obrotowego, nadmiernego prądu, przegrzania silnika lub niewłaściwego wyniku identyfikacji parametrów silnika.

Tryb sterowania, źródło poleceń i ograniczenia

Konfigurację falownika należy zacząć od wybrania trybu sterowania odpowiednio do obciążenia. W przypadku zasilania wentylatora, pompy lub prostego przenośnika wystarczająca może być charakterystyka U/f. Jednak, gdy ważna jest kontrola momentu, stabilność przy małej prędkości lub lepsza reakcja na zmiany obciążenia – stosuje się sterowanie wektorowe.

Następnie należy określić źródło polecenia startu i wartości zadanej. Może być nim panel sterowania, wejścia falownika albo komunikaty z PROFINET lub PROFIBUS. Jeżeli aktywnym źródłem pozostaje panel, napęd nie będzie reagować na polecenia ze sterownika PLC, pomimo niezgłaszania żadnej awarii.

Należy także ustawić zakres częstotliwości, kierunek obrotów, czasy przyspieszania i hamowania napędu oraz ograniczenia prądu lub momentu. Zbyt krótki czas przyspieszania może spowodować przeciążenie prądowe, a gwałtowne hamowanie – wzrost napięcia w obwodzie pośrednim. Parametry powinny wynikać z bezwładności układu i możliwości mechaniki, a nie tylko z czasu cyklu.

Identyfikacja parametrów silnika wymaga wcześniejszego przygotowania maszyny

Identyfikacja silnika pozwala lepiej dopasować model napędu i nastawy regulatora. Zależnie od konfiguracji może odbywać się w czasie postoju albo wymagać obrotu wału. Przed jej uruchomieniem należy sprawdzić, czy napęd może się poruszyć, hamulec zostanie prawidłowo zwolniony, a samo obciążenie nie przemieści się pod wpływem np. grawitacji. Przed rozpoczęciem identyfikacji trzeba sprawdzić wymagania dla wybranej procedury i konkretnego modelu falownika oraz odpowiednio zabezpieczyć maszynę przed niekontrolowanym ruchem.

Pierwszy ruch najlepiej wykonać przy małej prędkości

Pierwsza próba nie powinna zaczynać się od pełnej wartości zadanej.

Najpierw należy uruchomić napęd z małą częstotliwością i ograniczonym obciążeniem. Należy przy tym sprawdzić kierunek obrotów silnika, prąd, dźwięk pracy silnika, drgania, hamulec oraz reakcję na zatrzymanie.

Jeżeli kierunek obrotów jest zmieniany przez zmianę okablowania, po bezpiecznym odłączeniu zasilania i wykonaniu czynności wymaganych przez producenta przed pracą przy zaciskach należy zamienić miejscami dwa przewody silnikowe podłączone do wyjść U, V, W falownika. Sama zamiana faz po stronie zasilania przemiennika nie zmieni kierunku obrotów silnika. Kierunek można również zmienić z poziomu programu, uwzględniając działanie krańcówek, enkodera, hamulca i logiki PLC.

Czytaj też: Jak podłączyć falownik? Praktyczny przewodnik

Następnie należy sprawdzić sterowanie maszyny: reakcję na start, stop, blokadę, zatrzymanie awaryjne, zanik komunikacji i ponowne podanie zasilania.

Podczas uruchomienia należy też sprawdzić działanie funkcji STO (Safe Torque Off).Po uaktywnieniu STO falownik uniemożliwia generowanie momentu przez silnik. Trzeba jednak uwzględnić zachowanie napędu po zwolnieniu funkcji STO oraz sposób realizacji ponownego uruchomienia w danej konfiguracji. Warto jednak pamiętać, że brak momentu na silniku nie oznacza, że cały mechanizm został bezpiecznie zatrzymany.

Diagnostyka i zapis ustawień

Pierwsze uruchomienie kończy się w momencie, gdy napęd pracuje stabilnie, a konfiguracja została zapisana w parametrach falownika. Warto wtedy zapisać kopię parametrów, oznaczenie urządzenia, wersję oprogramowania i sporządzić krótki protokół z przeprowadzonych prób, ponieważ ułatwi to późniejsze odtworzenie ustawień, np. w przypadku wymiany falownika.

Jeżeli falownik zgłasza błąd, nie należy zaczynać od jego kasowania. Najpierw należy odczytać kod błędu, informacje dodatkowe i określić warunki, w jakich falownik przerywa pracę. Kody błędów falownika Siemens dla konkretnej wersji firmware podane zostały w dokumentacji.

Czytaj też: Dlaczego falownik się wyłącza? Najczęstsze przyczyny

Warto też pamiętać, że reset bez usunięcia przyczyny zwykle kończy się ponownym zatrzymaniem.

Najczęściej zadawane pytania

Ile kosztuje dobry falownik?

Cena falownika zależy od mocy, napięcia, przeciążalności, komunikacji, filtra EMC i funkcji bezpieczeństwa. Niewielki, markowy falownik do standardowych zastosowań może kosztować od około tysiąca do kilku tysięcy złotych. Przy większych mocach lub modułowej konfiguracji koszt rośnie do kilkunastu, a nawet kilkudziesięciu tysięcy złotych.

Do ceny falownika trzeba też czasami doliczyć koszt panelu, modułu komunikacyjnego, dławika, filtra, rezystora hamowania oraz... czasu niezbędnego do jego integracji. Warto też pamiętać, że dobry falownik to ten, który jest właściwie dobrany do konkretnego zastosowania, a nie po prostu najdroższy.

Jaka jest różnica między Siemens G120 i G120C?

SINAMICS G120 jest systemem modułowym. Jednostkę sterującą Control Unit dobiera się oddzielnie od Power Module, co pozwala dopasować system komunikacji, wejścia i wyjścia, funkcje bezpieczeństwa, sposób hamowania oraz moc. Taka budowa ułatwia też wymianę wybranego elementu w przypadku np. zmiany konfiguracji maszyny.

SINAMICS G120C łączy część sterującą i mocy w jednym urządzeniu. Zajmuje mniej miejsca i upraszcza proces doboru falownika do maszyny, dlatego sprawdza się w wielu standardowych zastosowaniach maszynowych, pompowych i transportowych.

G120 zapewnia większą elastyczność konfiguracji dzięki budowie modułowej, natomiast G120C łączy część sterującą i mocy w kompaktowym urządzeniu.

Jakie są maksymalne obroty dla G120?

Nie można wskazać jednej maksymalnej prędkości dla całej rodziny G120. Falownik pozwala określić częstotliwość wyjściową, natomiast dopuszczalne obroty zależą też od liczby biegunów, konstrukcji silnika, łożysk, chłodzenia i napędzanej mechaniki.

Dokumentacja wybranych konfiguracji falownika G120 podaje częstotliwość do 550 Hz przy sterowaniu U/f i do 240 Hz przy sterowaniu wektorowym. Elementy wyjściowe mogą obniżyć tę wartość, na przykład do 150 Hz po zastosowaniu określonych dławików lub filtrów. Nie oznacza to także, że standardowy silnik może bezpiecznie pracować z taką częstotliwością.

W przypadku silnika dwubiegunowego częstotliwość 50 Hz odpowiada synchronicznej prędkości wynoszącej 3000 obr./min, przy czym rzeczywiste obroty silnika asynchronicznego są nieco niższe. Zwiększenie częstotliwości ponad wartość znamionową wymaga sprawdzenia silnika i mechanizmu, a granicę wyznacza, jak zawsze, najsłabszy element całego układu.