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PB-GISIPAKT-07-02-06

Analoge Stromrichter- Einbaugeräte für Gleichstromantriebe

GISIPAKT

Vollgesteuerte Drehstrombrücke in 2Q- und 4- Ausführung

 

10...800 A

 

1. Allgemeine Beschreibung

  

1.1 Einsatzbereiche

 

GISIPAKT-DB-Thyristorgeräte eignen sich besonders zur Drehzahl- und Drehmomentregelung von Gleichstrom-Nebenschlussmotoren. Darüber hinaus sind sie überall dort einsetzbar, wo variable Gleichströme bzw. Spannungen verlangt werden. Diese Beschreibung bezieht sich auf die bezieht sich auf die Verwendung der Geräte für Antriebsregelungen.

 

Die Geräte wurden gemeinsam mit erfahrenen Anlagenbauern nach neuesten Erkenntnissen der Leistungselektronik entworfen. Sie eignen sich wegen ihres modularen Konzeptes zum Bau einfacher Regelantriebe bis hin zur Lösung aufwendiger Mehrmotoren-Antriebssysteme in wirtschaftlicher Weise.

 

1.2 Eigenschaften

 

  • Einfache Grundausführung, erweiterbar durch aufsteckbare Zusatzbausteine

  • Rechnerkompatibel, alle wichtigen Parameter sind von außen über Spannungssignale 0 bis + 10V ansteuerbar
    Lauf- und Stoppbefehle
    Drehzahlsollwerte
    Beschleunigung und Verzögerung
    Zugsollwerte
    Strom (Drehmoment)-Grenzen

  • Betrieb an verzerrten Netzen durch hochwirksames Synchronisierfilter möglich

  • Drehfeldunabhängiger Anschluss möglich (Lüfterdrehrichtung beachten !)

  • Gleichzeitiges Einschalten von Leistungs- und Elektronikteil möglich (interne Regler- und Impulssperre 100 ms)

  • Komfortable Abstimmung des Regelverhaltens

  • Adaptiver Stromregler

  • Diagnosestecker für Inbetriebnahme und Fehlersuche

  • Automatische Sperre des Gerätes mit Selbsthaltung und externe Störmeldung über Relaiskontakt bei:
    Phasenausfall
    Netzunterspannung
    Ausfall der Regler-Spannungsversorgung
    Übertemperatur
    Tachobruch (Option)

  • Meldung der Betriebszustände über Leuchtdioden
    Regler-Spannungsversorgung
    Reglerfreigabe
    Übertemperatur
    Störung (Blinken)
    Momentenrichtung (4-Q-Ausführung)
    Drehzahlgrenzwerte (Option)
    Tachobruch (Option)

  • Eingebaute Feldversorgung

  • Ausgang 0 bis ±10V zur Messung des Motorstromes netzpotentialfrei, dadurch kein Ankerstrom-Meßshunt erforderlich

  • Ausgang 0 bis ±10V zur Messung der Motordrehzahl


2. Prinzipielle Wirkungsweise

 

Beim fremderregten Gleichstrom-Nebenschlussmotor mit konstanter Erregung ist das abgegebene Drehmoment propor­tional dem Ankerstrom Ia und die Drehzahl n näherungsweise proportional der Ankerspannung U a. Bei konstanter Dreh­zahl müssen sich Motormoment und Lastmoment die Waage halten. Die Ausgangsspannung des Thyristorgerätes wird durch die Regelung stets so eingestellt, dass der vom Lastmoment geforderte Ankerstrom fließen kann, sofern dieser unter der eingestellten Stromgrenze liegt.

 

Die Verstellung der Ausgangsspannung wird mittels Phasenanschnittsteuerung durch Verschieben des Zündzeitpunktes realisiert.

 

Die Größe und Richtung des geforderten Ankerstromes wird über die elektronisch verstärkte Regelabweichung zwischen Drehzahlsollwert und Drehzahlistwert (Ankerspannungsistwert) erfasst. Bei 4-Quadranten-Betrieb (Ausführung Q) wird bei Polaritätsänderung dieser Regelabweichung eine elektronische Umschaltung der Zündimpulse auf den anderen Stromrichter eingeleitet. Dadurch erfolgt eine kreisstromfreie Richtungsumkehr von Ankerstrom und Drehmoment.

 

2-Q-Ausführung (...Z)                                                                  4-Q-Ausführung (...Q)

 
Je nach Momentenrichtung ist immer nur einer der beiden Stromrichter im Eingriff.

 

Quadrant I und III:           Gleichrichter-(Motor-) Betrieb

Quadrant II und IV:         Wechselrichter-(Generator-) Betrieb mit Netzrückspeisung

 

  

Bei der vollgesteuerten Drehstrombrücke bewegt sich die Ausgangsspannung Ud im positiven und negativen Bereich. Zwischen dem Steuerwinkel und der Ausgangsspannung Ud gilt die Beziehung:

Ud=Udi • cos α

Ud i = ideelle Leerlaufgleichspannung bei α= 0 Grad

Udi=UNetz • 1,35

Bei 4-Quadranten-Betrieb darf die maximal vorkommende Motorspannung niemals größer sein als die maximal mögliche Wechselrichterspannung.

 

Leistungsfaktor cos φ:

Bedingt durch die Phasenanschnittsteuerung ergibt sich eine Phasenverschiebung zwischen Netzspannung und Netz­strom. Dadurch wird das speisende Netz mit Blindleistung belastet. Da die Phasenverschiebung ungefähr proportional dem Zündwinkel ist, gilt näherungsweise: 

cos φ = cos α

 

Damit errechnet sich die erforderliche Blindleistung für eine vollgesteuerte Drehstrombrücke:

QI=Udi • la • sin φ • 1,05

1,05 = Korrekturfaktor für Stromoberwellen



3. Aufbau der Geräte

 

GISIPAKT-DB-Geräte werden mit vollgesteuerten Thyristor-Drehstrombrücken für 2-Q und 4-Q-Betrieb gebaut. Die Leistungsthyristor-Bausteine sind isoliert auf einem gemeinsamen Kühlkörper befestigt. Die Stromistwerterfassung erfolgt potentialfrei über zwei Wechselstromwandler. Die Steuer- und Regelelektronik ist in zwei Ebenen angeordnet und mit Flachleiterkabel verbunden.

 

Die mit den Thyristorbausteinen verbundene Leiterplatte (Unterplatine) enthält:

 

Thyristorbeschaltung

Stromversorgung für die Elektronik

Impulssteuersatz

Impulsübertrager

Überwachungsfunktionen mit Melderelais

Stromistwertverarbeitung

Lötplatz für Ankerspannungsistwert-Teiler

Feldversorgung

 

An der Geräteoberseite, bequem zugänglich, ist eine nach unten schwenkbare Modulträgerplatte vorhanden. Diese enthält immer das Grundmodul für die Drehzahl-Stromregelung, kann aber darüber hinaus mit zusätzlichen Erweiterungsbausteinen für die verschiedensten Zusatzfunktionen bestückt werden. Diese Bausteine sind mechanisch aufschnappbar und über ein Bussystem mittels steckbarer Flachleiterkabel elektrisch verbunden.

 

Das Grundmodul (Reglerplatine) enthält:

 

Drehzahlregler

Stromregler in adaptiver Ausführung

Temperaturkompensierte Nachstabilisierung zur Sollwertversorgung

Ausgang für Ankerstrommessung

Ausgang für Drehzahlmessung

Betriebs- und Störanzeigen

 

Für die 4-Q-Ausführung ist zusätzlich vorgesehen:

 

Umschaltlogik

 

Erweiterungsbausteine für Zusatzfunktionen

  • Sollwertintegrator

  • Elektronischer Drehzahl-Sollwert-Umschalter

  • Zusatzregler (Summierverstärker)

  • Drehzahlüberwachung
     -   n0-Meldung
     -   Überdrehzahlmeldung
     -   Tachobruchmeldung


4. Technische Daten

 

Produktbezeichnung

 

GISIPAKT

Anschluss 3AC 380 V 2-Q
± 10 %                 50/60 Hz

 

D380G460/
10-MREZ

D380G460/
25-MREZ

D380G460/
35-MREZ

D380G460/
65-MREZ

D380G460/
130-MREZ

D380G460/
260-MREZ

D380G460/
420-MREZ

D380G460/
520-MREZ

D380G460/
650-MREZ

D380G460/
800-MREZ

                            Bestell-Nr.

 

9111.321

9111.322

9111.323

9111.326

9111.331

9111.332

9111.334

9111.335

9111.336

9111.338

                                    4-Q
± 10 %                 50/60 Hz

 

D380G400/
10-MREQ

D380G400/
25-MREQ

D380G400/
35-MREQ

D380G400/
65-MREQ

D380G400/
130-MREQ

D380G400/
260-MREQ

D380G400/
420-MREQ

D380G400/
520-MREQ

D380G400/
650-MREQ

D380G400/
800-MREQ

                             Bestell-Nr

 

9112.321

9112.322

9112.323

9112.326

9112.331

9112.332

9112.334

9112.335

9112.336

9112.338

Anschluss 3AC 500 V 2-Q
± 10 %                 50/60 Hz

 

D500G600/
10-MREZ

D500G600/
25-MREZ

D500G600/
35-MREZ

D500G600/
65-MREZ

D500G600/
130-MREZ

D500G600/
260-MREZ

D500G600/
420-MREZ

D500G600/
520-MREZ

D500G600/
650-MREZ

D500G600/
800-MREZ

                             Bestell-Nr

 

9111.521

9111.522

9111.523

9111.526

9111.531

9111.532

9111.534

9111.535

9111.536

9111.538

                                    4-Q

 

 

D500G520/
10-MREQ

D500G520/
25-MREQ

D500G520/
35-MREQ

D500G520/
65-MREQ

D500G520/
130-MREQ

D500G520/
260-MREQ

D500G520/
420-MREQ

D500G520/
520-MREQ

D500G520/
650-MREQ

D500G520/
800-MREQ

                             Bestell-Nr

 

9112.521

9112.522

9112.523

9112.526

9112.531

9112.532

9112.534

9112.535

9112.536

9112.538

 

 

 

Ausgangsspannung DC

 

 

2-Q-Ausführung            380 V

V

460

                                       500 V

V

600

4-Q-Ausführung            380 V

V

 400

                                       500 V

V

 520

Gerätenennstrom                        DC

A

10

25

35

65

130

260

420

520

650

800

Geräteleistung

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Anschluss 380 V             2-Q

kW

4,6

12

16

30

60

120

193

239

300

370

                                         4-Q

kW

4,0

10

14

26

52

104

168

208

260

320

Anschluss 500 V             2-Q

kW

6.0

15

21

39

78

156

252

312

390

480

                                                       4-Q

kW

5,2

13

18

34

68

135

218

270

338

416

Feldspannung

V

0,9 x Anschlussspannung, max. 400

Feldstrom

A

2

8

15

Tachospannung

V

10 - 275

Kühlung

 

eigen

Lüfter

Abmessungen Höhe
                         Breite
                         Tiefe

mm
mm
mm

260
230
150

340
278
172

395
251
175

395
252
222

465
252
270

550 *)
320
400

Gewicht:    2-Q-Ausführung
                   4-Q-Ausführung

kg
kg

3,2
3,5

7,0
8,0

10,7
12,0

16,0
18,0

22,0
24,5

23,0
27,0

24,0
28,0

39,0
54,0

Netzschutzdrossel        1)
Anschluss 380 V und 500 V

 

DD's 0,3

DD's 0,3

DD's 0,4

DD's 0,8

DD's 1,6

DD's 3,0

DD's 5,3

DD's 6,0

DD's 7,5

DD's 9,0

Sicherungen:                 2)

Für 2-Q-und 4-Q-Ausführung und Anschluss 380 V und 500 V

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Str

3x25A

3x25A

3x40A

3x63A

3x125A

3x250A

3x400A

3x500A

3x360A

3x800A

Str

3x25A

3x25A

3x40A

3x63A

3x125A

3x250A

3x400A

3x500A

3x360A

3x800A

Anker

2x32A

2x32A

2x40A

2x80A

2x160A

2x315A

2x500A

2x630A

2x700A

2x1000A

*)   800A 4-Q-Ausführung H x B x T 690 x 320 x 400

1)   Auslegung auf Gerätenennstrom, Auslegung auf Motornennstrom auf Anfrage

2)   Strang- und Ankerkreissicherungen sind vom Hersteller der Stromrichtergeräte vorgeschrieben.
Andere Sicherungen nur nach Rücksprache verwenden

 

Gerätenennstrom:

 

Maximal zulässiger Ausgangsgleichstrom, der bei Aufstellung unter 1000 m NN und bis 45 Grad C Umgebungstemperatur dauernd gefahren werden kann. (Betriebsart S1).

 

Typenstromreduzierung über 45 Grad C: 1,2 % pro Grad C (bis maximal 60 Grad C)

Typenstromreduzierung über 1000 m NN: 1 % pro 100 m

 

Netzdrosseln:

 

Die angegebenen Netzdrosseln entsprechen in ihrer Auslegung den Gerätenennströmen. Liegt der Motornennstrom wesentlich unter dem Gerätenennstrom, so kann auch eine kleinere Drosseltype gewählt werden (eventuell auch Zwischentype auf Anfrage).

 

Sicherungen:

 

Bei den angegebenen Sicherungen handelt es sich um superflinke Elemente, die entsprechend den verwendeten Thyristoren speziell ausgewählt wurden. Ein Schutz der Geräte ist nur bei Verwendung dieser Sicherungen gewährleistet.

 

Elektronikversorgung:

 

D 380 V,±10% 50-60 Hz

drehfeldunabhängig, jedoch phasengleich mit Leistungsteil (Lüfterdrehrichtung !)
 

Gerätenennstrom                    Stromaufnahme
                                                    Klemmen 1-3-5

010   –    065  A                        0,03   A
130   u.   260  A                        0,20   A
420   u.   520  A                        0,35   A
650   u.   800  A                        0,50   A
 

Regelprinzip:

Stromleitverfahren
 

Regelkonstanz:
(im betriebsw. Zustand)

± 0,5 % bezogen auf den Nennwert der Regelgröße bei folgenden Störgrößen:

100 % Laständerung

± 5 % Netzspannungsänderung

± 10 k Temperaturänderung

(Tachofehler ist nicht berücksichtigt)
 

Drehzahlregelbereich:

1:100 bei Tachoregelung,

1: 20 bei Ankerspannungsregelung (nur 2-Q)

 

Sollwerteingänge:
(Klemme 11, 12 u. 21)

 

0 bis 10 V=, 68 k-Ohm

Sollwertpotentiometer:

2,2k bis 10k  > 1 Watt

 

Istwerteingang:
(Klemme 24)

10-125 V/85-200 V/160-275 V umschaltbar mit Brücke S1

Störungsmeldung:

internes Relais mit potentialfreiem Umschaltkontakt auf Klemme 8, 9 und 10

(fällt bei Störung ab)

Kontaktbelastung:        5 A/100V =‚ 120W

                                         5 A/240 V WS, 900 VA

 

Überwachungen:

 

Reglerversorgung

Reglersperre

Übertemperatur

Störung (blinkt)

Momentenrichtung (nur bei 4-Q)

 


 

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Am Weichselgarten 19, D-91058 Erlangen, Deutschland
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