Handbuch Expert Level Danfoss Harmonic

Danfoss Harmonic Calculation Software 2.0
Handbuch Expert Level
www.danfoss.de/vlt
Handbuch zur Danfoss HCS-Software V 2.0
Handbuch
Expert Level
Danfoss HCS Software 2.0
Stand: 01.08.2012
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Seite 1
Handbuch zur Danfoss HCS-Software V 2.0
Inhaltsverzeichnis
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
Einleitung..........................................................................................................................................3
Schaltung .........................................................................................................................................5
Netz ..................................................................................................................................................6
Generator .........................................................................................................................................9
FC1.................................................................................................................................................11
FC2.................................................................................................................................................15
FC3.................................................................................................................................................19
FCB12 ............................................................................................................................................21
B2...................................................................................................................................................23
Lineare Last ................................................................................................................................25
Ergebnis .....................................................................................................................................27
Protokoll......................................................................................................................................28
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1. Einleitung
[Bild 1e: Startseite]
Die Harmonic Calculation Software HCS berechnet Netzrückwirkungen (Oberschwingungen bis 2,5kHz)
von Frequenzumrichtern und überprüft die Einhaltung von Normgrenzwerten. Dazu muss man die
Netzdaten und die Umrichterdaten eingeben. Alternativ ist auch eine Generatoreinspeisung möglich. Die
Verzerrungen der Netzspannung (Netzrückwirkungen) entstehen durch eine nicht sinusförmige
Stromaufnahme von elektronischen Geräten.
Das Programm basiert auf einer umfangreichen wissenschaftlichen Simulationssoftware, die in
Zusammenarbeit mit der Hochschule RheinMain erarbeitet wurde. Sie ist vom Benutzer über das
Internet aufrufbar. Die Bedienung geschieht hierbei in vertrauter Windowsoberfläche und ist bildlich
leicht verständlich aufgebaut. Die vorab eingetragenen Zahlenwerte sind nur als Hinweis auf die zu
erwartende Grössenordnung zu sehen und können überschrieben werden. Startet man mit den
voreingestellten Werten, so betrachtet man ein Netz mit mittlerer Belastung.
Die Ergebnisse beruhen nicht auf tabellarisch hinterlegten Richtwerten, sondern auf echten
Berechnungen der Interaktionen zwischen den Netzlasten und der Netzimpedanz. Beispielsweise wird
die Auslöschung der von einphasiger Büro- und Haushaltselektronik (PC, TV,..) erzeugten
Oberschwingungen durch dreiphasige Frequenzumrichter richtig wiedergegeben. Weiterhin finden
Kondensatoren nicht einfach als Blindstromkompensationen mit sinusförmigem 50Hz-Strom ihre
Berücksichtigung, sondern es erfolgt eine Berechnung der Oberschwingungsströme unter
Berücksichtigung der Resonanzen mit Transformator- und Kabelinduktivitäten. Die Resultate werden als
Tabellen, Balkendiagramme und als u(t)- und i(t)-Diagramme angeboten und bei Überschreitungen der
Verträglichkeitspegel der Norm erscheint ein Warnhinweis.
Klicken Sie auf „Start“. Probieren Sie die HCS aus.
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[Bild 2e: Auswahl der Level Basic oder Expert]
Die Harmonic Calculation Software HCS berechnet Netzrückwirkungen (Oberschwingungen bis 2,5kHz)
von Frequenzumrichtern und überprüft die Einhaltung von Normgrenzwerten. Dazu gibt man die
Netzdaten und die Umrichterdaten ein. Alternativ ist auch eine Generatoreinspeisung möglich.
Für genauere Berechnungen wurde neben dem Basic-Level der Expert-Level geschaffen. Damit kann
man Spannungsabfälle auf Kabeln erfassen, eine Netzvorbelastung vorgeben, die Kapazität des
Umrichterkondensators ändern oder andere Umrichterarten eingeben wie Low Harmonic Drive oder
passive Oberschwingungsfilter oder B12-Gleichrichter. Daneben sind sonstige lineare Netzlasten
einfügbar. Die vorab eingetragenen Zahlenwerte sind nur als Hinweis auf die zu erwartende
Grössenordnung zu sehen und können überschrieben werden. Startet man mit den voreingestellten
Werten, so betrachtet man ein Netz mit mittlerer Belastung.
Das Programm basiert auf einer umfangreichen wissenschaftlichen Simulationssoftware, die in
Zusammenarbeit mit der Hochschule RheinMain erarbeitet wurde. Sie ist vom Benutzer über das
internet aufrufbar. Die Bedienung geschieht hierbei in vertrauter Windowsoberfläche und ist bildlich leicht
verständlich aufgebaut. Die vorab eingetragenen Zahlenwerte können überschrieben werden. Sie sind
nur als Hinweis auf die zu erwartende Grössenordnung zu sehen. Startet man mit den voreingestellten
Werten, so betrachtet man ein Netz mit mittlerer Belastung.
Die Ergebnisse beruhen nicht auf tabellarisch hinterlegten Richtwerten, sondern auf echten
Berechnungen der Interaktionen zwischen den Netzlasten und den Kabel- und Netzimpedanzen.
Beispielsweise wird die Auslöschung der von einphasiger Büro- und Haushaltselektronik (PC, TV,..)
erzeugten Oberschwingungen durch dreiphasige Frequenzumrichter richtig wiedergegeben. Weiterhin
finden Kondensatoren nicht einfach als Blindstromkompensationen mit sinusförmigem 50Hz-Strom ihre
Berücksichtigung, sondern es erfolgt eine Berechnung der Oberschwingungsströme unter
Berücksichtigung der Resonanzen mit Transformator- und Kabelinduktivitäten. Die Resultate werden als
Tabellen, Balkendiagramme und als u(t)- und i(t)-Diagramme angeboten und bei Überschreitungen der
Verträglichkeitspegel der Norm erscheint ein Warnhinweis.
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2. Schaltung
[Bild 3e: Übersichtsbild zur Konfiguration von Netz und Netzlasten. ]
Wenn links im Bild im Hauptmenue Schaltung ausgewählt wurde, kann man durch Anklicken den
Netzbetrieb auswählen oder alternativ den Generatorbetrieb. Die hell und kräftig abgebildeten Teile sind
aktiv. Zu beiden Einspeisearten ist bei Bedarf ein Advanced Active Filter (AAF) einsetzbar.
Weiterhin kann man per Mausklick die an der Hauptverteilung angeschlossenen Lasten festlegen.
Für den Umrichter FC1 ist ein passives AHF-Filter ein- oder ausschaltbar.
Für FC2 ist ein aktives Filter (Low Harmonic Drive) ein- oder ausschaltbar.
Ein Standard-FC3 ist alternativ zum Umrichter FCB12 mit 12-Puls-Gleichrichtung möglich.
Die B2-Last besteht aus einphasigen Elektroniken, die zwischen Phase und N-Leiter liegen. Dies sind
symmetrisch im Drehstromnetz verteilte Lasten wie Energiesparlampen, TV-Geräte, PC’s, einphasige
Umrichter usw.
Die lineare Last besteht aus Asynchronmotor M, verdrosselter Blindstromkompensation CL,
unverdrosselter Kompensation C und ohmscher Last R.
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3. Netz
[Bild 4e: Eingabe zum Netz]
Für die Dateneingabe zum Netz klickt man links im Hauptmenue Netz an.
Dann erscheinen Eingabefenster mit voreingestellten Werten, die man mit den aktuellen Daten
überschreiben kann. Sollten 2 parallelgeschaltete Transformatoren mit den Nennleistungen S1 und S2
einspeisen, so ist ein Ersatztransfomator zu berechnen gemäß SN=S1+S2. Dabei wird uk1=uk2
vorausgesetzt und es gilt uk1=ek.
Mit VTHD wird die Vorbelastung des Mittelspannungsnetzes durch andere Trafostationen berücksichtigt.
Dies ist eine vorab vorhandene Spannungsverzerrung, die am unbelasteten Trafo SN meßbar ist.
Vorausgesetzt wird der allgemein übliche Fall einer trapezförmigen Sternpunktspannung.
Im dargestellten Beispiel liegen nctr=4 parallelgeschaltete Kabel mit je 240qmm Aderquerschnitt
zwischen dem Transformator und der Hauptverteilung. Für ACutr ist dabei der gesamte Querschnitt pro
Phase einzusetzen (4*240qmm=960qmm). Für Aluminiumleiter darf nicht der tatsächliche
Aluminiumquerschnitt eingesetzt werden, sondern nur 64,3% davon, weil Aluminium schlechter leitet als
Kupfer.
Im obigen Beispiel wurden 2 parallelgeschaltete AAF-Filter vom Typ AAF 190A angenommen. Kleine
und große Filter dürfen auch parallel arbeiten. Sollte nirgendwo bei der Anzahl der Filter etwas
eingetragen sein, so wird das AAF-Filter für die Simulationsrechnung gelöscht.
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V0
f
VTHD
SN
Verkettete Spannung (Phase/Phase) in [V] auf der Niederspannungsseite des
Netztransformators im Leerlauf. Der eingegebene Wert muss innerhalb von 200V
bis 800V liegen. Ein Netz mit 120V Sternpunktspannung kann mit 120V*√3=208V
verketteter Spannung dargestellt werden.
Netzfrequenz. Es können 50Hz oder 60Hz gewählt werden.
THDu-Wert der Spannung des Netzes im Leerlauf bzw. THDu-Wert des
Mittelspannungsnetzes. Hierbei wird niederspannungsseitig eine dreieckförmige
verkettete Spannung angenommen.
Die Eingabe erfolgt in der Einheit [%]. Also beispielsweise VTHD=2,5 für VTHD=2,5%
Nennleistung bzw. Bemessungsleistung des Netztransformators
in der Einheit [kVA].
Sein Nennstrom INTr folgt aus der Zahlenwertgleichung I NTr =
ek
S N *1000
mit
3 * V0
SN in [kVA], verkettete Spannung V0 in [V] und INTr in [A].
Kurzschlussspannung uk bzw. ek des Netztransformators in der Einheit [%].
Der eingegebene Wert muss innerhalb von 2,0 bis 25% liegen.
Sollte nur der Kurzschlussstrom IKS des Netztransformators gegeben sein, so folgt
ek in [%] aus der Zahlenwertgleichung ek=100*INTr/IKS (INTr siehe SN). Es sollte
ek = ex2 + er2 beachtet werden.
er
Ohmscher Anteil der Kurzschlussspannung ek des Netztransformators in [%].
Der eingegebene Wert muss innerhalb von 1,0 bis 25% liegen.
Es sollte ek = ex2 + er2 beachtet werden.
SSC
lctr
nctr
LC-reltr
Kurzschlussleistung des MS-Netzes (short circuit) in der Einheit [MVA].
Sollte die Kurzschlussleistung nicht bekannt sein, so wird die Eintragung von 500
empfohlen für die Eingabe von SSC=500MVA.
Länge des Kabels in [m] zwischen dem Transformator und der Hauptverteilung.
1m entspricht 3,280feet und 1foot hat 0,3048m
Anzahl der parallel geschalteten Adern pro Phase.
Im dargestellten Beispiel liegen nctr=4 parallelgeschaltete Kabel mit je 240qmm
Aderquerschnitt zwischen dem Transformator und der Hauptverteilung. Für ACutr ist
dabei der gesamte Querschnitt pro Phase einzusetzen (4*240qmm=960qmm). Für
Aluminiumleiter darf nicht der tatsächliche Aluminiumquerschnitt eingesetzt werden,
sondern nur ACu=0,64,3*AAl, weil Aluminium schlechter leitet als Kupfer.
Relative Kabel- oder Leitungsinduktivität in [µH/m].
Als Richtwerte gelten 0,4µH/m für Drehstromkabel mit eng aneinander liegenden
Adern und 1,2µH/m für Freileitungen und Einzeladerverlegung mit weit auseinander
liegenden Adern.
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ACutr
Gesamter Kupferquerschnitt des Kabels oder der Kabel oder Leitungen pro Phase
in [mm2].
Näheres siehe nctr
For American Wire Gauges please use the AWG to qmm conversion below
2
(1qmm equals to 1(mm) )
AWG
qmm
0000
107,2
000
85,0
00
67,4
0
53,5
1
42,4
2
33,6
3
26,7
AWG
qmm
4
21,1
5
16,8
6
13,3
7
10,6
8
8,4
9
6,6
10
5,3
AWG
qmm
11
4,2
12
3,3
13
2,6
14
2,1
15
1,7
16
1,3
17
1,0
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4. Generator
[Bild 5e: Eingabe der Generatordaten]
Wenn bei der Schaltungseingabe der Generatorbetrieb ausgewählt wurde, erscheint das Stichwort
Generator im Hauptmenue, das man für die Dateneingabe anklicken muß. In diesem Beispiel ist auch
das AAF-Filter aktiv.
Sollten die Werte xd“ und x0 des Generators nicht zur Verfügung stehen, so können die vorab
eingetragenen Werte eine Richtschnur sein. Der Generator verhält sich wie ein Netz-Transformator mit
der Kurzschlußspannung uk=xd“ und einem zusätzlichen Innenwiderstand x0 für die Fourierkomponenten
mit durch 3 teilbarer Ordnungszahl.
Im dargestellten Beispiel liegen 3 parallele Drehstromkabel mit je 140qmm zwischen Generator und
Verteilung. Das ergibt pro Phase 3*140qmm=420qmm für die Eingabe.
Im obigen Beispiel wurden ein AAF-Filter vom Typ AAF 190A parallel zu einem vom Typ AAF 250A
angenommen. Gleichgroße Filter dürfen auch parallel arbeiten. Sollte nirgendwo bei der Anzahl der
Filter etwas eingetragen sein, so wird das AAF-Filter für die Simulationsrechnung gelöscht.
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V0
f
SN
Verkettete Spannung (Phase/Phase) in [V] auf der Niederspannungsseite des
Generators im Leerlauf. Der eingegebene Wert muss innerhalb von 100V bis 1400V
liegen. Ein Generator mit 120V Sternpunktspannung kann mit 120V*√3=208V
verketteter Spannung dargestellt werden.
Generatorfequenz. Es können 50Hz oder 60Hz gewählt werden.
Nennleistung bzw. Bemessungsleistung des Generators in [kVA].
Sein Nennstrom INGen folgt aus der Zahlenwertgleichung I NGen =
S N *1000
mit
3 * V0
SN in [kVA], verkettete Spannung V0 in [V] und INGen in [A].
xd“
x0
lctrG
nctrG
LC-reltr
ACutrG
Relative subtransiente Reaktanz des Generators in [%]
Relative Nullreaktanz des Generators in [%]
Länge des Kabels in [m] zwischen dem Generator und der Hauptverteilung.
1m entspricht 3,280feet und 1foot hat 0,3048m
Anzahl der parallel geschalteten Adern pro Phase.
Im dargestellten Beispiel liegen nctr=3 parallelgeschaltete Kabel mit je 140qmm
Aderquerschnitt zwischen dem Generator und der Hauptverteilung. Für ACutr ist
dabei der gesamte Querschnitt pro Phase einzusetzen (3*140qmm=420qmm). Für
Aluminiumleiter darf nicht der tatsächliche Aluminiumquerschnitt eingesetzt werden,
sondern nur 64,3% davon, weil Aluminium schlechter leitet als Kupfer.
Relative Kabel- oder Leitungsinduktivität in [µH/m].
Als Richtwerte gelten 0,4µH/m für Drehstromkabel mit eng aneinander liegenden
Adern und 1,2µH/m für Freileitungen und Einzeladerverlegung mit weit auseinander
liegenden Adern.
Gesamter Kupferquerschnitt des Kabels oder der Kabel oder Leitungen pro Phase
in [mm2].
Näheres siehe nctrG
For American Wire Gauges please use the AWG to qmm conversion below
2
(1qmm equals to 1(mm) )
AWG
qmm
0000
107,2
000
85,0
00
67,4
0
53,5
1
42,4
2
33,6
3
26,7
AWG
qmm
4
21,1
5
16,8
6
13,3
7
10,6
8
8,4
9
6,6
10
5,3
AWG
qmm
11
4,2
12
3,3
13
2,6
14
2,1
15
1,7
16
1,3
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5. FC1
[Bild 6e: Eingaben zum FC1 mit AHF-Filter]
Das Kabel für den Umrichter FC1 liegt zwischen der Verteilung und dem Umrichter FC1 oder einer
Unterverteilung von der aus mehrere Umrichter gespeist werden. Vor den Umrichter oder vor die
Unterverteilung kann man ein passives Filter schalten. Der Typ AHF010 ermöglicht THDi≤10% und
AHF050 dann THDi≤5%.
Anstelle von der Umrichterscheinleistung am Eingang oder Ausgang wird für PN1 die im Nennbetrieb
erreichte Wellenleistung des Motors eingetragen. Über ED1 wird ein Teillastbetrieb berücksichtigt. Dabei
ist das Produkt aus Drehmoment und Drehzahl maßgebend. ED1 =
M
n
*
* 100% . Sollte bei
M N nN
100%MN1 nur 70%nN auftreten oder 70%MN bei 100%nN, so ist in beiden Fällen ED1=70%.
Liegen mehrere Umrichter an der Unterverteilung, so ist die Summe der Motorwellenleistungen
einzutragen.
Für Danfoss-Umrichter ist die Dateneingabe beim FC1-Fenster alternativ über Typenbezeichnung und
Anzahl der Geräte möglich.
CG1 ist der relative Glättungskondensator in % vom üblichen Wert.
CG1=100 gilt für viele Umrichter mit induktiver Glättung.
CG1=150 ist sinnvoll, wenn der Umrichter keinerlei Glättungsinduktivität hat und die
Wechselstrombelastung des Kondensators steigt.
CG1≤30 gilt näherungsweise für Umrichter mit schlankem Zwischenkreis.
Der eingegebene Wert muss innerhalb von 10 bis 800 liegen.
LG1 ist die relative Kurzschlussspannung der gleichstromseitigen Glättungsinduktivität.
Diese liegt im Gleichstromzwischenkreis des Frequenzumrichters.
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Die Eingabe des LG1 erübrigt sich für den Anwender, wenn er die Umrichter aus der Danfoss-Liste
wählt, in der die LG-Werte hinterlegt sind.
Für andere Fälle ist LG als per unit-Wert LG1 einzutragen, gemäss der Gleichung
LG1 =
2 * π * f * LG * I N 1
V0
3
Dabei ist IN1 der Nennstrom am Frequenzumrichtereingang. Dieser stimmt
überschlägig mit dem Strom im LG1 überein. Für L G1 kann auch der Wert Null eingetragen werden.
Dann sind auch Umrichter berechenbar, die nicht von Danfoss stammen.
Lk1 ist die relative Kurzschlussspannung der Netzkommutierungsinduktivität.
Lk1 liegt zwischen Netz und Frequenzumrichter und kann bei Danfoss-Umrichtern auch nachträglich als
zusätzliche Vorschaltinduktivität vorgesehen werden.
Liegt der Wert der Induktivität auf dem üblichen Wege als relative Kurzschlussspannung vor, so ist
dieser Wert in das Lk1-Feld einzutragen.
Ist nur der Induktivitätswert Lk der Netzkommutierungsinduktivität bekannt, so kann man Lk1 über
Lk 1 =
2 * π * f * Lk * I N
V0
3
berechnen.
Dabei ist für IN der Nennstrom der Induktivität zu verwenden. Dieser Nennstrom sollte mit dem
Summenstrom aller am Lk angeschlossenen Frequenzumrichter übereinstimmen.
Wenn für FC1 die Eingabe „per Geräteliste“ erfolgt wie im untenstehenden Beispiel, werden CG1, LG1 und
PN1 aus der Liste übernommen.
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lc1
nc1
LC-reltr
Länge des Kabels in [m] zwischen der Hauptverteilung und der Unterverteilung.
1m entspricht 3,280feet und 1foot hat 0,3048m
Anzahl der parallel geschalteten Adern pro Phase.
Im dargestellten Beispiel liegt mit nc1=1 keine Parallelschaltung von Kabeln vor. Für
nc1>1 siehe nctr beim Transformatorkabel. Für Aluminiumleiter darf nicht der
tatsächliche Aluminiumquerschnitt eingesetzt werden, sondern nur ACu=0,643*AAl,
weil Aluminium schlechter leitet als Kupfer.
Relative Kabel- oder Leitungsinduktivität in [µH/m].
Als Richtwerte gelten 0,4µH/m für Drehstromkabel mit eng aneinander liegenden
Adern und 1,2µH/m für Freileitungen und Einzeladerverlegung weit auseinander
liegenden Adern.
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ACu1
Gesamter Kupferquerschnitt des Kabels oder der Kabel oder Leitungen pro Phase
in [mm2].
Näheres siehe nc1
For American Wire Gauges please use the AWG to qmm conversion below
2
(1qmm equals to 1(mm) )
AWG
qmm
0000
107,2
000
85,0
00
67,4
0
53,5
1
42,4
2
33,6
3
26,7
AWG
qmm
4
21,1
5
16,8
6
13,3
7
10,6
8
8,4
9
6,6
10
5,3
AWG
qmm
11
4,2
12
3,3
13
2,6
14
2,1
15
1,7
16
1,3
17
1,0
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6. FC2
[Bild 7e: Eingabe zum FC2]
Die Dateneingaben zum FC2 ohne LHD (Low Harmonic Drive) und mit LHD unterscheiden sich nicht bis
auf die Geräteliste. Wird LHD angewählt, so stehen auch nur LHD-Geräte zur Wahl. Die LHD-Geräte
ermöglichen THDi<5%.
Abgesehen vom AHF-Filter und LHD sind die Eingaben zum FC1 und FC2 gleich.
Anstelle von der Umrichterscheinleistung am Eingang oder Ausgang wird für PN1 die im Nennbetrieb
erreichte Wellenleistung des Motors eingetragen. Über ED1 wird ein Teillastbetrieb berücksichtigt. Dabei
ist das Produkt aus Drehmoment und Drehzahl maßgebend. ED1 =
M
n
*
* 100% . Sollte bei
M N nN
100%MN1 nur 70%nN auftreten oder 70%MN bei 100%nN, so ist in beiden Fällen ED1=70%.
Liegen mehrere Umrichter an der Unterverteilung, so ist die Summe der Motorwellenleistungen
einzutragen.
Für Danfoss-Umrichter ist die Dateneingabe beim FC2-Fenster alternativ über Typenbezeichnung und
Anzahl der Geräte möglich.
CG2 ist der relative Glättungskondensator in % vom üblichen Wert.
CG2=100 gilt für viele Umrichter mit induktiver Glättung.
CG2=150 ist sinnvoll, wenn der Umrichter keinerlei Glättungsinduktivität hat und die
Wechselstrombelastung des Kondensators steigt.
CG2≤30 gilt näherungsweise für Umrichter mit schlankem Zwischenkreis.
Der eingegebene Wert muss innerhalb von 10 bis 800 liegen.
LG2 ist die relative Kurzschlussspannung der gleichstromseitigen Glättungsinduktivität.
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Diese liegt im Gleichstromzwischenkreis des Frequenzumrichters.
Die Eingabe des LG2 erübrigt sich für den Anwender, wenn er die Umrichter aus der Danfoss-Liste
wählt, in der die LG-Werte hinterlegt sind.
Für andere Fälle ist LG als per unit-Wert LG1 einzutragen, gemäss der Gleichung
LG 2 =
2 * π * f * LG * I N 2
V0
3
Dabei ist IN2 der Nennstrom am Frequenzumrichtereingang. Dieser stimmt
überschlägig mit dem Strom im LG2 überein. Für L G2 kann auch der Wert Null eingetragen werden.
Dann sind auch Umrichter berechenbar, die nicht von Danfoss stammen.
Lk2 ist die relative Kurzschlussspannung der Netzkommutierungsinduktivität.
Lk2 liegt zwischen Netz und Frequenzumrichter und kann bei Danfoss-Umrichtern auch nachträglich als
zusätzliche Vorschaltinduktivität vorgesehen werden.
Liegt der Wert der Induktivität auf dem üblichen Wege als relative Kurzschlussspannung vor, so ist
dieser Wert in das Lk2-Feld einzutragen.
Ist nur der Induktivitätswert Lk der Netzkommutierungsinduktivität bekannt, so kann man Lk2 über
Lk 2 =
2 * π * f * Lk * I N 2
V0
3
berechnen.
Dabei ist für IN2 der Nennstrom der Induktivität zu verwenden. Dieser Nennstrom sollte mit dem
Summenstrom aller am Lk2 angeschlossenen Frequenzumrichter übereinstimmen.
Wenn für FC2 die Eingabe „per Geräteliste“ erfolgt wie im untenstehenden Beispiel, werden CG2, LG2
und PN2 aus der Liste übernommen.
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lc2
nc2
LC-reltr
Länge des Kabels in [m] zwischen der Hauptverteilung und der Unterverteilung.
1m entspricht 3,280feet und 1foot hat 0,3048m
Anzahl der parallel geschalteten Adern pro Phase.
Im dargestellten Beispiel liegt mit nc2=2 eine Parallelschaltung von 2 Kabeln mit je
140qmm vor. Für ACutr ist dabei der gesamte Querschnitt pro Phase einzusetzen
(2*140qmm=280qmm). Für Aluminiumleiter darf nicht der tatsächliche
Aluminiumquerschnitt eingesetzt werden, sondern nur ACu=0,64,3*AAl, weil
Aluminium schlechter leitet als Kupfer.
Relative Kabel- oder Leitungsinduktivität in [µH/m].
Als Richtwerte gelten 0,4µH/m für Drehstromkabel mit eng aneinander liegenden
Adern und 1,2µH/m für Freileitungen und Einzeladerverlegung weit auseinander
liegenden Adern.
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ACu2
Gesamter Kupferquerschnitt des Kabels oder der Kabel oder Leitungen pro Phase
in [mm2].
Näheres siehe nc1
For American Wire Gauges please use the AWG to qmm conversion below
2
(1qmm equals to 1(mm) )
AWG
qmm
0000
107,2
000
85,0
00
67,4
0
53,5
1
42,4
2
33,6
3
26,7
AWG
qmm
4
21,1
5
16,8
6
13,3
7
10,6
8
8,4
9
6,6
10
5,3
AWG
qmm
11
4,2
12
3,3
13
2,6
14
2,1
15
1,7
16
1,3
17
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7. FC3
[Bild 8e: Eingabe zum FC3]
Den FC3 kann man alternativ zu einem FCB12 mit 12-pulsiger Gleichrichtung auswählen.
Das Kabel für den Umrichter FC3 liegt zwischen der Verteilung und dem Umrichter FC3 oder einer
Unterverteilung von der aus mehrere Umrichter gespeist werden.
Anstelle von der Umrichterscheinleistung am Eingang oder Ausgang wird für PN1 die im Nennbetrieb
erreichte Wellenleistung des Motors eingetragen. Über ED1 wird ein Teillastbetrieb berücksichtigt. Dabei
ist das Produkt aus Drehmoment und Drehzahl maßgebend. ED1 =
M
n
*
* 100% . Sollte bei
M N nN
100%MN1 nur 70%nN auftreten oder 70%MN bei 100%nN, so ist in beiden Fällen ED1=70%.
Liegen mehrere Umrichter an der Unterverteilung, so ist die Summe der Motorwellenleistungen
einzutragen.
Für Danfoss-Umrichter ist die Dateneingabe beim FC3-Fenster alternativ über Typenbezeichnung und
Anzahl der Geräte möglich.
CG3 ist der relative Glättungskondensator in % vom üblichen Wert.
CG3=100 gilt für viele Umrichter mit induktiver Glättung.
CG3=150 ist sinnvoll, wenn der Umrichter keinerlei Glättungsinduktivität hat und die
Wechselstrombelastung des Kondensators steigt.
CG3≤30 gilt näherungsweise für Umrichter mit schlankem Zwischenkreis.
Der eingegebene Wert muss innerhalb von 10 bis 800 liegen.
LG3 ist die relative Kurzschlussspannung der gleichstromseitigen Glättungsinduktivität.
Diese liegt im Gleichstromzwischenkreis des Frequenzumrichters.
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Die Eingabe des LG3 erübrigt sich für den Anwender, wenn er die Umrichter aus der Danfoss-Liste
wählt, in der die LG-Werte hinterlegt sind.
lc3
nc3
LC-rel3
ACu3
Länge des Kabels in [m] zwischen der Hauptverteilung und der Unterverteilung.
1m entspricht 3,280feet und 1foot hat 0,3048m
Anzahl der parallel geschalteten Adern pro Phase.
Im dargestellten Beispiel liegt mit nc2=2 eine Parallelschaltung von 2 Kabeln mit je
140qmm vor. Für ACutr ist dabei der gesamte Querschnitt pro Phase einzusetzen
(2*140qmm=280qmm). Für Aluminiumleiter darf nicht der tatsächliche
Aluminiumquerschnitt eingesetzt werden, sondern nur ACu=0,64,3*AAl, weil
Aluminium schlechter leitet als Kupfer.
Relative Kabel- oder Leitungsinduktivität in [µH/m].
Als Richtwerte gelten 0,4µH/m für Drehstromkabel mit eng aneinander liegenden
Adern und 1,2µH/m für Freileitungen und Einzeladerverlegung mit weit auseinander
liegenden Adern.
Gesamter Kupferquerschnitt des Kabels oder der Kabel oder Leitungen pro Phase
in [mm2].
Näheres siehe nc3
For American Wire Gauges please use the AWG to qmm conversion below
2
(1qmm equals to 1(mm) )
AWG
qmm
0000
107,2
000
85,0
00
67,4
0
53,5
1
42,4
2
33,6
3
26,7
AWG
qmm
4
21,1
5
16,8
6
13,3
7
10,6
8
8,4
9
6,6
10
5,3
AWG
qmm
11
4,2
12
3,3
13
2,6
14
2,1
15
1,7
16
1,3
17
1,0
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8. FCB12
[Bild 9e: Eingabe zum FCB12]
Wenn der FCB12 alternativ zum FC3 angewählt wird, benötigt man zusätzlich 2 Transformatoren oder
einen mit 2 Sekundärwicklungen. Deren Spannungen müssen um 30° phasenverschoben sein. Im
obigen Beispiel sind dies eine d- und eine y-Wicklung. So ist mit den 2 Drehstromgleichrichtern im
FCB12 eine 12-pulsige Gleichrichtung möglich. Alternativ kann auch eine Spartransformatorschaltung
Anwendung finden. Der Vorteil der B12-Gleichrichtung besteht in einer Auslöschung der 5-ten und 7-ten
Stromkomponente. Der Nachteil des Bedarfs eines Dreiwicklungstransformators fällt weniger ins
Gewicht, wenn man den FCB12 mit einem eigenen Dreiwicklungstransformator an die Mittelspannung
anschließen kann. Hier wird für die HCS ein niederspannungsseitig gespeister
Dreiwicklungstransformator vorausgesetzt.
Der oder die FCB12 sollten sinnvoller Weise über die Geräteliste ausgewählt werden.
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lcB12
ncB12
LC-relB12
ACuB12
Länge des Kabels in [m] zwischen der Hauptverteilung und der Unterverteilung.
1m entspricht 3,280feet und 1foot hat 0,3048m
Anzahl der parallel geschalteten Adern pro Phase.
Im dargestellten Beispiel liegen ncB12=2 parallelgeschaltete Kabel mit je 140qmm
Aderquerschnitt zwischen der Hauptverteilung und der Unterverteilung. Für ACuB12 ist
dabei der gesamte Querschnitt pro Phase einzusetzen (2*140qmm=280qmm). Für
Aluminiumleiter darf nicht der tatsächliche Aluminiumquerschnitt eingesetzt werden,
sondern nur ACu=0,64,3*AAl, weil Aluminium schlechter leitet als Kupfer.
Relative Kabel- oder Leitungsinduktivität in [µH/m].
Als Richtwerte gelten 0,4µH/m für Drehstromkabel mit eng aneinander liegenden
Adern und 1,2µH/m für Freileitungen und Einzeladerverlegung mit weit auseinander
liegenden Adern.
Gesamter Kupferquerschnitt des Kabels oder der Kabel oder Leitungen pro Phase
in [mm2]. Näheres siehe ncB12
For American Wire Gauges please use the AWG to qmm conversion below
2
(1qmm equals to 1(mm) )
ekB12
AWG
qmm
0000
107,2
000
85,0
00
67,4
0
53,5
1
42,4
2
33,6
3
26,7
AWG
qmm
4
21,1
5
16,8
6
13,3
7
10,6
8
8,4
9
6,6
10
5,3
AWG
11
12
13
14
15
16
qmm
4,2
3,3
2,6
2,1
1,7
1,3
Kurzschlussspannung des Dreiwicklungstransformators in der Einheit [%].
Der eingegebene Wert muss innerhalb von 1,0 bis 15% liegen.
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1,0
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9. B2
[Bild 10e: Eingabe zur B2-Last]
Für einphasige Geräte, die zwischen Phase und N-Leiter angeschlossen sind, ist hier keinerlei
Glättungsinduktivität vorgesehen. Die Zwischenkreiskapazität hat eine allgemein übliche Größe und ist
nicht in ihrem Wert wählbar. Das entspricht dem Verhalten von vielen Frequenzumrichtern und
Energiesparlampen.
Die neueren Netzteile von PC’s nehmen dank Hochsetzstellerschaltungen (power factor correction) oft
schon einen sinusförmigen Strom auf. Dann kann man sie mit gewisser Berechtigung bei den linearen
Lasten als ohmsche Last unter „R“ berücksichtigen.
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lB2
Länge des Kabels von der Hauptverteilung bis zur Unterverteilung an dem die
einphasige B2-Gleichrichter-Last angeschlossen ist. Dies können einphasige
Frequenzumrichter, Rechner, Energiesparlampen usw. sein.
Der für lB2 eingegebene Wert muss innerhalb von 1 bis 500 liegen.
1m entspricht 3,280 feet und 1 foot hat 0,3048m.
LC-relB2
ACuB2
Es wird angenommen, dass der N-Leiter den gleichen Querschnitt wie jeder
Phasenleiter hat oder besser noch das 1,7-fache.
Relative Kabel- oder Leitungsinduktivität in [µH/m].
Als Richtwerte gelten 0,4µH/m für Drehstromkabel mit eng aneinander liegenden
Adern und 1,2µH/m für Freileitungen und Einzeladerverlegung mit weit auseinander
liegenden Adern.
Gesamter Leiterquerschnitt in qmm pro Phase für Kupferleiter.
Achtung: Der Kabelquerschnitt wird nicht auf eine sinnvolle Grösse oder
Stromtragfähigkeit überprüft !!!
Für Aluminium ist ACu1=0,643*AAlu einzusetzen, also der tatsächliche
Aluminiumquerschnitt mit 0,643 multipliziert. Dann berechnet das Programm den
richtigen ohmschen Kabelwiderstand.
Es wird vorausgesetzt, dass der N-Leiter denselben Querschnitt wie der Phasenleiter hat. Speziell hier bei einphasigen Gleichrichtern hat der Strom im N-Leiter nicht
den Wert Null, sondern kann auf das 1,73-fache vom Phasenstrom ansteigen.
For American Wire Gauges please use the AWG to qmm conversion below
2
(1qmm equals to 1(mm) )
AWG
0000
000
00
0
1
2
3
qmm
107,2
85,0
67,4
53,5
42,4
33,6
26,7
AWG
qmm
PB2
4
21,1
5
16,8
6
13,3
7
10,6
8
8,4
9
6,6
10
5,3
AWG
11
12
13
14
15
16
17
qmm
4,2
3,3
2,6
2,1
1,7
1,3
1,0
PB2 ist die Summe der Wirkleistungen am Eingang von allen einphasigen
Gleichrichterlasten mit Pufferkondensator im Gleichstromkreis. Dies können
Frequenzumrichter, PC's, Fernsehgeräte, Steuerungen, Elektroniklampen usw. sein.
PB2 ist die Summe der Wirkleistungen von allen 3 Phasen. Es wird eine
gleichmäßige Aufteilung der Last auf die 3 Phasen angenommen.
Der eingegebene Wert muss zwischen 0,1kW bis 50% von der
Transformatornennleistung liegen
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10. Lineare Last
[Bild 11e: Eingabe zur linearen Last]
PNM
Summe der Wellenleistungen aller direkt am Netz liegenden Motoren.
load
Der eingegebene Wert muss innerhalb von 0,1kW bis 80% von der
Transformatornennleistung SN liegen.
Auslastungsgrad der direkt am Netz liegenden Motoren in %.
QL
p
PR
QN
Daher ist load=100, wenn Motornennstrom vorliegt.
Zu load=5% gehört das Drehmoment M=0,05*MN und etwa I=0,3*IN.
Der eingegebene Wert muss innerhalb von 1 bis 100 liegen.
Leistung der verdrosselten Blindstromkompensation. Der eingegebene Wert muss
innerhalb von 0,1kVA bis 70% von der Transformatornennleistung SN liegen.
Verdrosslungsgrad der verdrosselten Blindstromkompensation. Beispielsweise
ergibt p=7% im 50Hz-Netz einen Reihenschwingkreis mit f0=189Hz. Der
eingegebene Wert muss innerhalb von 0,01 bis 25 liegen.
Rein ohmsche Last im Netz durch Elektroheizungen, Glühlampen usw. .
Der eingegebene Wert muss innerhalb von 0,1kW bis 100% von der
Transformatornennleistung SN liegen.
Leistung einer unverdrosselten Blindstromkompensation oder sonstiger
Kondensatoren. Für genaue Berechnungen sollte sogar die Kapazität der
Funkentstörkondensatoren beachtet werden.
Kapazitäten können Schwingkreise bilden und hohe Oberschwingungspegel
verursachen. Der eingegebene Wert muss innerhalb von 0,1kVA bis 70% von der
Transformatornennleistung SN liegen.
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11. Projektverwaltung - Speichern
Zur Erleichterung der Arbeit kann man links unten im Hauptmenue bei „Projektverwaltung“ das Feld
„Speichern“ anklicken und dazu einen Projektnamen eintragen. Damit sind die Daten der Anlage direkt
vor Beginn der Berechnung gespeichert und dokumentiert. Man kann sie vor einer erneuten Berechnung
leicht wieder mit „Öffnen“ aufrufen und erspart sich so ein erneutes Eingeben der vielen Daten.
Anschließend kann man beispielsweise einen Parameter (Date) ändern und erneut die Berechnung
starten. Damit sind Vergleiche von Rechnung 1 und 2 möglich und es tritt der Einfluß von einem
Parameter (Date) deutlich hervor. Beispielsweise könnte man so den Einfluß von Kabelverlegearten,
bzw. Kabelinduktivitäten deutlich machen.
Für das Starten der Berechnung muß links im Hauptmenue bei „Berechnung“ das Feld „Übersicht“
angewählt werden und danach dann das Feld „Starte Berechnung“.
Nach etwa 10 Sekunden Wartezeit erscheinen dann die Ergebnisse.
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12. Ergebnis
Nach Beendigung der Simulationsrechnung erscheint das obige Bild, je nach Anlagenaufbau. Durch
Anklicken der gezeigten Messgeräte erhält man für die angewählte Position ein Balkendiagramm und
den Zeitverlauf der Spannung oder des Stromes.
Mit der Anwahl der Funktion „Protokoll“ werden die Informationen zu allen Messgeräten verfügbar.
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13. Protokoll
Bild 14e: Auswahl der Oberschwingungsnorm
Nach der Anwahl des Buttons „Protokoll“ muß die Norm ausgewählt werden, die für den Vergleich der
berechneten Werte mit den Normgrenzwerten maßgeblich sein soll.
[Bild 15e: Beispiel für den Beginn des Protokolls mit einer Dokumentation der eingegebenen Daten]
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[Bild 16e: Beispiel zum Amplitudenspektrum des Transformatorstromes]
Als erstes steht das Amplitudenspektrum des Transformatorstromes zur Verfügung. Ein Vergleich mit
Normwerten findet nur statt, wenn eine IEEE-Norm gewählt wurde. Aus der Tabelle kann man die
Oberschwingungsströme berechnen. In diesem Beispiel hat die 5-te Komponente die relative Größe von
i5=38,65% und den absoluten Wert von I5=38,65% von I1eff, also 38,65% von 330,01A=127,55A. I1eff
findet man unten unter der obigen Tabelle.
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[Bild 17e: Beispiel zum zeitlichen Verlauf des Transformatorstromes]
Der zeitliche Verlauf des Transformatorstromes wird maßstäblich in [A] dargestellt für einen Zeitraum
von 15ms.
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[Bild 18e: Beispiel zum Amplitudenspektrum der Transformatorspannung]
Aus der Tabelle kann man die Oberschwingsspannungen berechnen. In diesem Beispiel hat die 5-te
Komponente die relative Größe von u5=0,81% und den absoluten Wert von U5=0,81% von U1eff , also
0,81% von 229,88V=1,862V. U1eff findet man unten unter der obigen Tabelle.
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[Bild 19e: Beispiel zum Amplitudenspektrum der Transformatorspannung im Vergleich zu den Grenzwerten]
In der Tabelle stehen die berechneten Werte und die nach Norm zulässigen.
Grenzwertüberschreitungen werden mit roter Farbe markiert.
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[Bild 20e: Beispiel zum zeitlichen Verlauf der Transformatorspannung]
Der zeitliche Verlauf der Transformatorspannung wird maßstäblich in [V] dargestellt für einen Zeitraum
von 15ms.
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