Falownik wektorowy INVT Goodrive20 GD20 4 kW 400 V

Falownik wektorowy INVT Goodrive20 GD20-004G-4 jest przeznaczony do regulacji prędkości trójfazowych silników asynchronicznych. Model o mocy 4 kW jest zasilany z sieci trójfazowej 400 V AC i zapewnia znamionowy prąd wyjściowy 9,5 A.

Falownik pozwala płynnie zmieniać prędkość silnika, wybierać kierunek obrotów oraz kontrolować jego rozruch i zatrzymanie. Może pracować jako samodzielny regulator napędu albo jako część systemu automatyki sterowanego za pomocą sygnałów zewnętrznych lub komunikacji RS485.

Jak działa falownik GD20

Falownik przekształca napięcie sieciowe o stałej częstotliwości na trójfazowe napięcie wyjściowe o regulowanej częstotliwości. W ten sposób umożliwia zmianę prędkości obrotowej silnika bez stosowania mechanicznych przekładni regulacyjnych.

Prędkość można dostosować do aktualnego etapu pracy maszyny, wymaganej wydajności lub sygnału pochodzącego z układu automatyki. W przypadku pomp i wentylatorów regulacja prędkości może również ograniczyć zużycie energii, jeżeli napęd nie musi przez cały czas pracować z pełną wydajnością.

Bezczujnikowe sterowanie wektorowe SVC

Model GD20-004G-4 wykorzystuje bezczujnikowe sterowanie wektorowe SVC. Falownik na podstawie danych znamionowych oraz zidentyfikowanych parametrów silnika kontroluje jego prędkość i moment obrotowy bez konieczności stosowania enkodera.

Sterowanie wektorowe jest szczególnie przydatne w maszynach, w których obciążenie zmienia się podczas pracy. Pomaga zachować stabilniejszą prędkość oraz uzyskać odpowiedni moment przy niewielkiej częstotliwości. Zakres regulacji prędkości w trybie SVC wynosi 1:100, a moment rozruchowy osiąga 150% przy częstotliwości 0,5 Hz.

Jakość sterowania zależy od prawidłowej konfiguracji falownika. Przed pierwszym uruchomieniem należy wprowadzić parametry silnika i przeprowadzić procedurę jego identyfikacji zgodnie z instrukcją urządzenia.

Płynna regulacja prędkości

Wartość zadanej częstotliwości może być wprowadzana z panelu klawiatury, za pomocą sygnału analogowego, wejść cyfrowych, wejścia impulsowego albo komunikacji Modbus RTU. Użytkownik może dzięki temu wybrać sposób sterowania najlepiej dopasowany do konstrukcji maszyny.

Falownik umożliwia regulację częstotliwości wyjściowej w zakresie 0–400 Hz, dzięki czemu może współpracować zarówno ze standardowymi silnikami przemysłowymi, jak i z odpowiednio przystosowanymi napędami wysokoobrotowymi. Maksymalną częstotliwość należy ustawić zgodnie z parametrami podanymi na tabliczce znamionowej silnika lub elektrowrzeciona. Wartość 400 Hz określa maksymalne możliwości falownika i nie jest częstotliwością właściwą dla każdego podłączonego napędu.

Łagodny rozruch i zatrzymanie silnika

Falownik pozwala niezależnie ustawić czas przyspieszania i zwalniania. Prawidłowo dobrane rampy zapewniają płynny rozruch oraz kontrolowane zatrzymanie silnika. Ograniczają przy tym gwałtowne zmiany prędkości i obciążenia mechaniczne działające na przekładnie, sprzęgła, paski, wały oraz pozostałe elementy maszyny.

Czasy ramp należy dopasować do bezwładności napędzanego układu. Zbyt krótki czas rozpędzania może spowodować nadmierny wzrost prądu, natomiast zbyt gwałtowne zatrzymanie może doprowadzić do wzrostu napięcia w obwodzie pośrednim falownika.

Model ma wbudowany moduł hamujący, który pozwala przystosować napęd do bardziej intensywnego zwalniania. Falownik umożliwia również zmianę kierunku obrotów za pomocą panelu, wejść sterujących lub komunikacji, bez przepinania przewodów silnikowych podczas normalnej obsługi.

Przeciążalność podczas pracy

Falownik może obsługiwać krótkotrwałe wzrosty obciążenia występujące na przykład podczas rozruchu maszyny. Jego przeciążalność wynosi 150% prądu znamionowego przez 60 sekund, 180% przez 10 sekund oraz 200% przez 1 sekundę.

Wartości te dotyczą jedynie krótkotrwałych stanów pracy. Ciągły prąd silnika nie powinien przekraczać znamionowego prądu wyjściowego falownika wynoszącego 9,5 A.

Sterowanie z panelu falownika

Panel klawiatury pozwala lokalnie uruchamiać i zatrzymywać napęd, ustawiać częstotliwość, zmieniać parametry oraz odczytywać bieżące wartości i komunikaty diagnostyczne. Umożliwia to podstawową obsługę falownika bez dodatkowego sterownika.

Falownik może także reagować na sygnały doprowadzone do jego zacisków sterujących. Programowalne wejścia cyfrowe mogą realizować między innymi start, stop, zmianę kierunku, pracę impulsową JOG oraz wybór jednej z zaprogramowanych prędkości.

Współpraca z automatyką przez Modbus RTU

Interfejs RS485 i protokół Modbus RTU umożliwiają połączenie falownika ze sterownikiem PLC, panelem HMI lub innym urządzeniem nadrzędnym. Za pośrednictwem magistrali można wysyłać polecenia sterujące, zadawać prędkość oraz odczytywać wybrane parametry i stany pracy napędu.

Goodrive20 oferuje również regulator PID, prędkości wielostopniowe i funkcję prostego sterownika PLC. Pozwala to realizować podstawowe sekwencje pracy lub regulować wybraną wielkość procesową bez rozbudowywania układu sterowania.

Zabezpieczenia i kontrola pracy

Falownik nadzoruje parametry elektryczne i temperaturę układu. Kontroluje między innymi zbyt wysoki prąd, przeciążenie napędu, zbyt wysokie lub zbyt niskie napięcie, przegrzanie oraz zanik fazy. Po wykryciu nieprawidłowości zatrzymuje napęd i wyświetla odpowiedni komunikat diagnostyczny.

Funkcje ochronne falownika nie zastępują prawidłowo dobranych zabezpieczeń instalacji ani obwodów bezpieczeństwa maszyny.

Gdzie można zastosować falownik 4 kW

Falownik wektorowy 4 kW 400 V może sterować napędami stosowanymi między innymi w:

  • obrabiarkach CNC i innych maszynach produkcyjnych,
  • przenośnikach oraz transporterach,
  • pompach, wentylatorach i dmuchawach,
  • mieszadłach i urządzeniach dozujących,
  • nawijarkach i odwijarkach,
  • maszynach pakujących,
  • urządzeniach tnących i szlifierskich,
  • odpowiednio dobranych napędach wysokoobrotowych.

O możliwości zastosowania falownika decydują nie tylko moc silnika, ale również jego prąd znamionowy, napięcie, wymagana częstotliwość oraz charakter obciążenia maszyny.

Dobór falownika do silnika

Podstawowym kryterium doboru jest prąd znamionowy podłączanego silnika. W standardowych warunkach nie powinien on przekraczać znamionowego prądu wyjściowego falownika wynoszącego 9,5 A. Sama zgodność mocy 4 kW nie jest wystarczająca, ponieważ silniki o tej samej mocy mogą różnić się prądem znamionowym i charakterystyką pracy.

W przypadku dużej bezwładności, ciężkiego rozruchu, częstych zmian kierunku lub intensywnego hamowania należy dodatkowo przeanalizować przebieg obciążenia. Podczas długotrwałej pracy z małą prędkością trzeba uwzględnić także pogorszenie skuteczności chłodzenia własnego silnika.

Konfiguracja przed pierwszym uruchomieniem

Przed pierwszym uruchomieniem należy za pomocą panelu klawiatury otworzyć menu konfiguracyjne falownika i wprowadzić dane znajdujące się na tabliczce znamionowej podłączonego silnika: moc, napięcie, prąd, częstotliwość oraz prędkość znamionową. Falownik wykorzystuje te informacje do prawidłowego sterowania i ochrony silnika.

Następnie należy ustawić dopuszczalną częstotliwość maksymalną, wybrać źródło poleceń sterujących – panel, zaciski sterujące lub komunikację RS485 – oraz dopasować czasy przyspieszania i zwalniania do właściwości napędzanej maszyny.

Falownik ma stopień ochrony IP20 i jest chłodzony wymuszonym przepływem powietrza. Powinien być zamontowany pionowo, w suchym miejscu zapewniającym swobodny przepływ powietrza oraz wymagane odstępy montażowe. W szafie sterowniczej należy uwzględnić ciepło wydzielane podczas pracy urządzenia.

Instalacja wymaga prawidłowego uziemienia i odpowiedniego rozdzielenia przewodów mocy od przewodów sterujących. Prace przy zaciskach można wykonywać wyłącznie po odłączeniu zasilania i odczekaniu czasu potrzebnego na rozładowanie obwodu pośredniego falownika.

Po skonfigurowaniu falownika, a przed uruchomieniem maszyny, należy przeprowadzić krótką próbę pracy napędu bez obciążenia i sprawdzić, czy kierunek obrotów silnika jest zgodny z konstrukcją oraz wymaganiami napędzanego urządzenia. W maszynach obróbczych należy dodatkowo upewnić się, że kierunek obrotów odpowiada wymaganiom zastosowanego narzędzia.

Dane techniczne

Producent INVT
Seria Goodrive20
Indeks GD20-004G-4
Rodzaj urządzenia falownik wektorowy
Obsługiwany silnik trójfazowy silnik asynchroniczny
Moc znamionowa 4 kW
Zasilanie trójfazowe 400 V AC
Prąd wejściowy 13,5 A
Prąd wyjściowy 9,5 A
Częstotliwość wyjściowa 0–400 Hz
Sposób sterowania bezczujnikowe sterowanie wektorowe SVC
Zakres regulacji prędkości 1:100 w trybie SVC
Moment rozruchowy 150% przy 0,5 Hz w trybie SVC
Przeciążalność 150% przez 60 s; 180% przez 10 s; 200% przez 1 s
Wejścia cyfrowe 4 standardowe i 1 szybkie HDI
Wejścia analogowe 2
Wyjścia analogowe 2
Wyjście cyfrowe 1
Wyjścia przekaźnikowe 2 programowalne
Komunikacja RS485, Modbus RTU
Moduł hamujący wbudowany
Stopień ochrony IP20
Chłodzenie wymuszone powietrzem
Temperatura pracy od −10 do 50°C; powyżej 40°C wymagane obniżenie obciążalności
Falownik wektorowy GD20 4 kW/ 400V - rysunek techniczny

Dane techniczne

  • Moc:    4 kW
  • Zasilanie:    400V~ (±10%)
  • Prąd wejściowy:    13.5 A
  • Prąd wyjściowy:    9,5 A
  • Sterowanie:    Skalarne
  • Sterowanie:    Wektorowe
  • Ilość wejść cyfrowych:    4
  • Częstotliwość wyjściowa:    0~400 Hz
  • Tryb sterowania:    SVPWM. SVC
  • Rodzaj zasilania:    Trójfazowe
  • Protokół komunikacji:    Modbus RTU
  • Wyjścia przekaźnikowe:    1
  • Wejście analogowe:    Tak
  • Wyjście analogowe:    Tak