Installationsanvisning

Vacon AB 2014-03-18 Utgåva 1d Installationsanvisning Vacon NXS, NXP, NXC Kortfattad beskrivning över installation av frekvensomriktare Vacon NX Val av kabeltyper, EMC-aspekter, jordning

Denna anvisning är ett komplement till Vacon NX Användarhandbok för installation av Vacon NX frekvensomriktare. För utförligare instruktioner hänvisas till Användarhandboken, avsnitt 5 (Installation) och avsnitt 6 (Kablar och anslutningar) Kylning Montering Kablage EMC normer Installera frekvensomriktaren på sådant sätt att tillräcklig kylning erhålls (se användarhandboken, avsnitt 5 Installation). Tillåtet variationsområde för omgivningstemperatur utan nedstämpling av uttagen effekt är -10 C (ingen frost) 40 C. Montera frekvensomriktaren avsedd för väggmontage i upprätt läge, på vägg eller stativ. Vid inmontering i annan kapsling eller skåp ska hänsyn tas till att tillräcklig kylning erhålls. Skåpkapslade frekvensomriktare fixeras och fästes i golv och vid behov även mot vägg. Använd kraftkabel avsedd för minst 70 C. Kabeln och dess avsäkring ska dimensioneras i enlighet med omriktarens märkström. Rekommenderade kabeldimensioner för nät- och motoranslutningar ges i användarhandboken, avsnitt 6 Kablar och anslutningar. Frekvensomriktare tillverkas i enlighet med EN 61800-3:2004, som anger immunitets- och emissionskrav för varvtalsstyrda elektriska drivsystem. Olika krav och gränsvärden för störningar gäller i olika installtionsmiljöer. I normen definieras installationsmiljö 1 (allmänt distributionsnät, även kallat publikt nät) och installationsmiljö 2 (industrinät). Normen definierar fyra EMC nivåer, kategori C1 och C2 för miljö 1 (publikt nät) samt C3 och C4 för miljö 2 (industrinät). EMC klasser för Vacon omriktare Vacon NX omriktare finns med olika filtrering för olika installationsmiljöer. Vacons EMC klasser benämns H, L och T. Dessa motsvarar kategorierna i EN 61800-3 enligt följande: Vacon EMC klass Kategori enl EN 61800-3:2004 H C2 (publikt nät, begränsad distribution) L C3 (industrinät, direktjordat nät) T C4 (industrinät, icke-direktjordat nät) Anm: EMC klass H kan också användas i kategori C3 Sida 2

Minimikrav kabeltyper avseende EMC Val av kabeltyp och krav på avskärmning beror bl.a. av de EMC-krav som gäller i den miljö där frekvensomriktaren ska installeras. Minimikrav med avseende på EMC framgår av nedanstående tabell: Kabel Vid anslutning i industrinät (installationsmiljö 2) EMC-krav enligt EN61800-3 kat. C3 eller C4 EMC klass för Vacon omriktare L, H eller T Vid anslutning i allmänt distributionsnät/ publikt nät (installationsmiljö 1) EMC-krav enligt EN61800-3 kat. C2 EMC klass för Vacon omriktare H Nätkabel 1 1 Motorkabel 2 *) 3 *) Signalkabel 4 4 Kabeltyp 1 Kraftkabel, tre- eller fyrledare, avsedd för fast installation. Skärm ej nödvändig, rekommenderas dock. Exempel på acceptabla kabeltyper: - FKK, RKFK, FKKJ, AKKJ, FXQJ, AXQJ, MCMK eller likvärdiga. Kabeltyp 2 Symmetrisk kraftkabel **), treledare med koncentrisk skyddsskärm, avsedd för fast installation. Exempel på acceptabla kabeltyper: - FKKJ, AKKJ, FXQJ, AXQJ, MCMK eller likvärdiga. Kabeltyp 3 Symmetrisk kraftkabel *), med tät lågimpedansskärm (typ fläta), avsedd för fast installation. Exempel på acceptabla kabeltyper: - RKFK, Ölflex/Classic 100CY, FKKJ-EMC, AKKJ-EMC, FXQJ-EMC, AXQJ-EMC, MCCMK, eller likvärdiga. Kabeltyp 4 Signalkabel med partvinnade ledare samt tät lågimpedanskärm (typ folie). Dubbelskärm ej nödvändig. Exempel på acceptabla kabeltyper: - ELAKY, FKAR-PG, FKAR-PIG, JAMAK eller likvärdiga *) För installationsmiljö 1 (publikt nät) krävs att motorkabelns skyddsskärm ska jordas 360 runtom hela skärmen, i både omriktarändan och motorändan (använd t.ex EMC förskruvningar). Används arbetsbrytare i motorkretsen ska denna även vara EMC godkänd och kabelanslutningarna ska göras med 360 skärmjordning. För installationsmiljö 2 (industrinät) krävs inte 360 jordning för väggenheter upp till och med byggstorlek FR7 (55 kw/400v), utan skyddsskärmens anslutning tvinnas och dras kortaste väg till avsedd jordskruv. För större väggenheter (från 75 kw/400v) samt för omriktare i golvskåp (NXC) krävs däremot att motorkabelns skärm jordas 360 i omriktarändan. För detta medlevereras speciella jordningsklämmor. 360 jordning av motorkabelns skärm rekommenderas dock för alla omriktartyper, i både omriktarända och motorända, även om detta inte krävs för att uppfylla minimikraven avseende EMC. Se även under Anslutning av skärm nedan. Sida 3

**) För kabelareor 16 mm 2 eller större ska symmetrisk kraftkabel användas. Kablar med lägre area på fasledaren än 16 mm 2 kan vara osymmetrisk (fyrledarkabel). Symmetrisk kraftkabel rekommenderas dock även för dessa areor. Se även bild nedan: Förläggning av kablar Motorkabeln ska förläggas möjligast långt ifrån övrigt kablage, framförallt ifrån styr- och signalkablar. Undvik att förlägga motorkabeln parallellt med andra kablar någon längre sträcka. Minimiavståndet mellan motorkabeln och signalkablar är 30 cm för kabellängder upp till 50 m. För parallella sträckor längre än 50 m rekommenderas ett avstånd på minst 50 cm. Alla kabelkorsningar mellan motorkablar och signalkablar skall ske med 90 vinkel. Som alternativ till separering via avstånd kan även annan typ av separering/skärmning användas, t.ex genom att använda en jordad metallisk skärm mellan motorkabel och signalkabel. Motorkabelns största tillåtna längd är 300 m. Undantag från detta gäller för omriktare 1,5 kw, där maximal längd är 100 m. Om du/dt filter används kan ytterligare begränsningar i maximal kabellängd förekomma, se filtermanualen för mer information. Om 230 V AC används för indikeringar via de potentialfria reläutgångarna ska dessa signaler inte dras i samma kabel som de analoga eller digitala signalerna för 24 V DC. Anslutning av skärm Motorkabelns skärm ska jordas med möjligast låg impedans för högfrekventa strömmar. Detta uppnås t.ex. genom att använda speciella EMC- förskruvningar som möjliggör jordning 360 runt om. Gäller både omriktarända och motorända. Vilka minimikrav som gäller i olika installationsmiljöer, se sida 3. God HF-jordning är viktig, inte enbart med tanke på EMC, utan även för att undvika att skadliga lagerströmmar uppstår i motorn. I de fall omriktarna är försedda med metalliska kabelklämmor ( 75 kw/400v) ska kabelskärmen friläggas under klämman så att god elektrisk kontakt erhålles (yttersta kabelskiktet avskalas). Styr- och signalkabelns (kablarnas) skärm ska anslutas i avsedd jordklämma. Kabelns ytterhölje avskalas så att skärmen blir jordad runt om. Alternativt jordas skärmen med kortast möjliga avstånd till jordskruv (s.k. grisknorr ska undvikas) Sida 4

Rekommendationer i störningskänsliga miljöer I speciellt störningskänsliga miljöer kan behov av förbättrad avstörning finnas. Exempel på sådana miljöer kan vara installationsrum på sjukhus, i laboratorier etc., ifall störningskänsliga lågnivåsignaler förekommer. Vi rekommenderar att man i sådana miljöer separerar känsliga signalkablar från motorkabeln på ett effektivare sätt än vad minimikraven anger. Minimum 50 cm avstånd kan vara en god praxis. Motorkabelns längd har också betydelse, ju kortare kabel desto mindre störningar. Krav på motor En motor i omriktardrift utsätts för större påkänningar än motsvarande motor i direkt nätdrift. Utspänningen från omriktaren är pulsad med pulsstigtider på delar av mikrosekunder. Detta ger upphov till ökad spänningspåkänning samt risk för skadliga lagerströmmar. Det bör därför alltid klarläggas ifall aktuell motor är lämplig för omriktardrift (t.ex. genom att rådgöra med motorleverantören). Generellt kan sägas att standardmotorer (enl. IEC 60034) upp till ca. 100 kw och avsedda för 400 V matningsnät, är lämpliga utan extra åtgärder. Försiktighet bör dock iakttas med vissa småeffekt motorer upp till några kw, som kan sakna tillräcklig fas till fas isolation. För motorer, oavsett storlek, avsedda för 525V och 690V matningsnät ska motorerna anpassas med förstärkt isolation. Vidare ska man i 690V nät använda sig av ett du/dt filter (alternativt sinusfilter) mellan omriktare och motor, för begränsing av spänningspulsernas stigtider. För motorer 90 kw, oberoenda av nätspänning, gäller att dessa ska vara försedda med isolerat lager/lagerkonstruktion på icke drivsidan (fläktsidan) för att förebygga lagerskador. Dessutom kan speciella ferritringar (common mode filter) användas i motorkabeln för att ytterligare begränsa uppkomsten av lagerströmmar. För motorer med två utgående axeländor ska dessutom kopplingen på fläktsidan vara av isolerad typ. Det är också av yttersta vikt att inte på något sätt med yttre anordning kortsluta det isolerade lagret/lagerkonstuktionen, då detta åsidosätter det isolerade lagrets effekt för begränsning av lagerströmmar. Se även rekommendationstabell, Bilaga 1. Säkerhetsbrytare Ifall säkerhetsbrytare används i motorkretsen så bör man tänka på: Säkerhetshetsbrytaren bryter upp motorkabelns skärm och brytaren ska därför vara EMC godkänd eller utförd i metall. Anslutning av kabelskärmar ska utföras på samma sätt som i omriktare resp. motor. För installationsmiljö 1, publikt nät, är det därför ett krav att anslutningarna görs med 360 jordning. För installationsmiljö 2, industrinät, ska anslutning av skärmjord göras med så kort anslutning som möjligt, alternativt med 360 jordning. Säkerhetsbrytaren ska även vara försedd med en hjälpkontakt som kopplas direkt till omriktaren via en driftförreglingsingång (momentant stopp). På så sätt säkerställs att omriktaren är stoppad innan huvudkontakterna bryter strömbanan. Sida 5

Läckströmmar mot jord Våra omriktare för direktjordade nät är på nätsidan försedda med radioavstörningsfilter (RFI-filter, Vacon EMC klass H eller L). Dessa är LC filter med kondensatorer kopplade mellan faserna men även mot jord, för effektiv filtrering. Kondensatorerna ger emellertid upphov till läckströmmar (storleksordningen 50... 100 ma per omriktare). Om flera omriktare kopplas på samma matning adderas strömmarna. Dessa läckströmmar kan orsaka att jordfelsbrytare löser ut ifall sådana används. Vi rekommenderar att matning till frekvensomriktare separeras från övrig last, så att jordfelsbrytare inte påverkas. Potentialutjämning mellan motor och maskinfundament Det är viktigt att motorns stomme är ordentligt jordad och har samma jordpotential som matande frekvensomriktare samt som den drivna maskinen (t.ex pump). Vid behov kompletteras med potentialutjämningsledare. Potentialutjämningsledare mellan motor och pump/pumpar krävs ifall dessa ej står på samma metalliska fundament. Min. area 95 mm 2. Rektangulär kopparfläta/band är att föredra. Rund kopparledare är acceptabel, men ska då bestå av två parallella min 2x50 mm 2, med minst 150 mm avstånd emellan. Obs att eventuell målfärg ska tas bort för att god kontakt ska uppnås. Potentialutjämningsledare mellan motorns anslutningslåda och stomme rekommenderas för motorer med axelhöjd 400 mm. Min. area 50 mm 2. Rund kopparledare är acceptabel, men rektangulär kopparfläta är att föredra. Se även Bilaga 2 och 3. Sida 6

BILAGA 1 Rekommendationstabell du/dt filter, isolerade lager, common mode filter Observera att tabellen nedan ska ses som en allmän rekommendation, vid oklara fall rådgör alltid med oss eller motorleverantören. Motoreffekt < 90 kw 90 315 kw 355 kw el. större Systemspänning eller axelhöjd < IEC 280 IEC 280-355 IEC 400 el. större 400 V --- Isol lager Isol lagersköld 525 V Du/dt *) Isol lager Du/dt *) 690 V Du/dt **) Isol lager Du/dt **) Rekommendationstabell (förklaringar se nedan) Isol lagersköld Du/dt *) Isol lagersköld Du/dt **) Du/dt Isol lager Isol lagersköld Du/dt filter som placeras i motorkretsen i direkt anslutning till frekvensomriktarens motorutgång. Begränsar spänningspikar och minskar därvid spänningspåkänningen på motorn. Har även begränsande effekt på lagerströmmar. ringar med common mode effekt. Placeras i varje motorkabel symmetriskt runt fasledarna (skyddsjord/skärm ska ledas förbi ringarna på utsidan). Används för begränsning av lagerströmmar. Isolerat lager i motorn på icke-drivsidan (fläktsida) Isolerad lagersköld eller annan isolerande konstruktion i motorn på ickedrivsidan (fläktsida) *) Om motorn har förstärkt isolation som klarar 1.6 kv spänningspikar kan du/dt filter utelämnas **) Om motorn har speciallindning som klarar 2 kv spänningspikar kan du/dt filter utelämnas Sida 7

BILAGA 2 Exempel på korrekt installation, schematisk bild. Motor med en utgående axelända Sida 8

BILAGA 3 Exempel på korrekt installation, schematisk bild. Motor med två utgående axeländor Sida 9