Siemens SINAMICS G130 Projektierungshandbuch Seite 181

Berechnungsbeispiel 3
Ein Umrichter SINAMICS S150 in Schutzart IP20 soll als Antrieb für eine Schwungradpresse an einem 690 V-Netz bei
einer Umgebungstemperatur von maximal 40 °C und einer Aufstellhöhe von maximal 1000 m eingesetzt werden.
Motorstrom I(t) (blaue Kurve) und Motorfrequenz f(t) (rote Kurve) weisen einen Zeitverlauf gemäß Diagramm 1 auf.
Während der Phase T wird das Schwungrad angefahren und auf die Betriebsdrehzahl beschleunigt. Im stationären
1
Pressenbetrieb T wird das Schwungrad periodisch abgebremst und wieder beschleunigt. Am Ende des stationären
2
Pressenbetriebs wird das Schwungrad während der Phase T
soll mit der werkseitig eingestellten Pulsfrequenz in Vektorregelung (Antriebsobjekt des Typs Vector) betrieben werden.
I(t) /A
f(t)/Hz
T
1
I =
1
750
50Hz
730A
600
450
400A
300
T
21
150
150A
0
0 30 60
Diagramm 1: Betrag des Motorstromes |I(t)| und Motorfrequenz f(t)
1. Auswahl des Umrichters:
Der Umrichter muss gemäß Diagramm 1 einen Kurzzeitstrom I
einen Grundlaststrom I von mindestens
H
I / 1,5 = 730 A / 1,5 = 487 A.
Kurzzeit
Daher wird der Umrichter mit den Bemessungsdaten U = 690 V und I
einen Grundlaststrom I von 514 A und somit einen Kurzzeitstrom I
H
eingestellte Pulsfrequenz bei Vektorregelung beträgt 1,25 kHz.
Es soll nun nachgerechnet werden, ob der gewählte Umrichter mit der Pulsfrequenz gemäß Werkseinstellung unter
den oben angegebenen Bedingungen für den Pressenantrieb geeignet ist.
2. Überprüfung des stationären, periodischen Pressenbetriebs während der Phase T
2.1. Bestimmung des Strom-Derating-Faktors k
•
1,0 (Umgebungstemperatur ≤ 40 °C, Aufstellhöhe < 1000 m, Schutzart IP20),
k :
Temp
•
k : 1,0 (Pulsfrequenz gemäß Werkseinstellung)
Puls
•
k : 1,0 (Keine Parallelschaltung von S120 Motor Modules)
Parallel
•
k : Wegen des periodischen Pressenbetriebs während der Phase T
IGBT
gen.
Aus Diagramm 1 ergibt sich während der Phase T
- Stromverhältnis ΔI = I
- Lastspieldauer T = T
Mit ΔI = 2,67 und T = 20 s ergibt sich aus der Derating-Kennlinie 1, welche für den ausgewählen
Umrichter SINAMICS S150 mit U = 690 V und I
Damit errechnet sich der Strom-Derating-Faktor k
= 
k k k
D Temp Puls
T
2
50Hz
f(t)
T T T T T T
22 21 22 21 22 21
I(t)
90 120
während der Phase T
D
/ I
Kurzzeit
+ T
21 22
zu
D
  = 
k k 0 , 1 0 , 1
Parallel IGBT
Grundlagen und Systembeschreibung
abgebremst und schließlich angehalten. Der Umrichter
3
T
3
I =
3
730A
T : Anfahren (Beschleunigen) des Schwungrads
1
T : Stationärer, periodischer Pressenbetrieb
2
T : Anhalten (Abbremsen) des Schwungrads
3
t / s
von 730 A liefern können. Er benötigt deshalb
Kurzzeit
= 575 A ausgewählt, der gemäß Katalog D 21.3
n
von 1,5 * I
Kurzzeit
:
2
:
2
= 400 A / 150 A = 2,67.
Grundlast
= 20 s.
= 575 A gültig ist: k
n
  =
0 , 1 0 96 , 0 96 ,
.
SINAMICS Projektierungshandbuch – Februar 2020
Projektierungshinweise
= 771 A aufweist. Die werkseitig
H
:
2
ist dieser Faktor zu berücksichti-
2
≈ 0,96.
IGBT
181/562
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