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PowerXL Frequenzumrichter
Allgemeine Informationen zur Projektierung
CA04020001Z-DE-INT www.eaton.eu
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Zubehör und Projektierung
Allgemeine Informationen zur ProjektierungAllgemeine Informationen zur Projektierung
Elektrischer Netzanschluss
Frequenzumrichter dürfen uneinge-
schränkt an sternpunktgeerdeten
Wechselstromnetzen (gemäß
IEC 60364) angeschlossen und
betrieben werden.
Der Anschluss und der Betrieb an
asymmetrisch geerdeten Netzen wie
beispielsweise phasengeerdeten
Dreiecknetzen (Grounded Delta, USA)
oder nichtgeerdeten bzw. hochohmig
geerdeten (> 30 Ω) IT-Netzen ist nur
bedingt zulässig. In diesen Netzen
dürfen ausschließlich Frequenzum-
richter ohne interne Funkentstörfilter
(EMV) eingesetzt werden. Bei Geräten
mit internem Funkentstörfilter muss
die Erdanbindung des Filters abge-
schaltet werden.
Die genormten Nennspannungen der
Energieversorger (EVU) gewährleisten
an der Übergabestelle zum Verbrau-
cher folgende Bedingungen:
• maximale Abweichung vom Bemes-
sungswert der Spannung (U
LN
):
±10 %
• maximale Abweichung in der Span-
nungssymmetrie: ±3 %
• maximale Abweichung vom Bemes-
sungswert der Frequenz: ±4 %
In Bezug auf den unteren Spannungs-
wert (U
LN
-10 %) der speisende Netz-
spannung ist in den
Verbrauchernetzen ein weiterer Span-
nungsabfall von bis zu 4 % zulässig.
In ringförmig eingespeisten Maschen-
netzen (wie beispielsweise in der EU)
sind die genormten Verbraucherspan-
nungen (230 V / 400 V / 690 V) identisch
mit den Versorgerspannungen der
EVU‘s. In sternförmig ausgeführten
Netzen (beispielsweise in Nord-
Amerika, USA) berücksichtigen die
angegebenen Verbraucherspan-
nungen dagegen den Spannungsabfall
vom Einspeisepunkt des EVU bis zum
letzten Verbraucher.
Sicherheit und Schalten
Bei einem Frequenzumrichter erfolgt
die Zuordnung der netzseitig angeord-
neten Komponenten gemäß dem
eingangsseitigen Bemessungsstrom
I
LN
und der Gebrauchskategorie AC-1.
Sicherungen, Schutzschalter und
Leitungsquerschnitte müssen die nati-
onalen und regionalen Vorschriften
berücksichtigen und die geforderten
Approbationen am Einsatzort erfüllen.
Zur Brandverhütung und zum Schutz
von Personen und Nutztieren gegen
unzulässig hohe Berührungsspan-
nungen müssen Fehlerstromschutz-
einrichtungen (RCD) eingesetzt
werden.
In Verbindung mit einem dreiphasig
gespeisten Frequenzumrichter dürfen
nur allstromsensitive Fehlerstrom-
schutzeinrichtungen (RCD, Typ B)
verwendet werden.
Kennzeichnung auf der Fehlerstrom-
Schutzeinrichtung für allstromsensitiv
RCD, Typ B:
Beim einem frequenzgeregelten
Antrieb werden systembedingt Ableit-
ströme zur Erde verursacht. Hauptur-
sachen sind Fremdkapazitäten
zwischen den Phasen der Motorlei-
tung, die Abschirmung des Motorka-
bels, Y-Kondensatoren im
Frequenzumrichter und Funk-Entstör-
filter sowie Erdungsmaßnahmen am
Standort des Motors. Diese Ableit-
ströme können größer als 3,5 mA (AC)
bzw. größer 10 mA (DC) sein und
erfordern gemäß EN 50178 eine
verstärkte Erdung des PDS
(Kabelquerschnitt des Erdleiters
≥ 10 mm
2
).
EMV-Maßnahmen
Frequenzumrichter arbeiten im Wech-
selrichter mit schnellen elektroni-
schen Schaltern (IGBT). Aus diesem
Grund kann es in einem Antriebs-
system zu Funkstörungen kommen, die
sich auf andere in der Nähe befind-
liche elektronische Geräte störend
auswirken. Zum Schutz vor diesen
Hochfrequenzstörungen sollten diese
räumlich getrennt und abgeschirmt
von frequenzgeregelten Antrieben
aufgebaut werden.
In Europa ist die Einhaltung der EMV-
Richtlinie verpflichtend und Voraus-
setzung für die CE-Kennzeichnung. Die
EMV-Bedingungen für Antriebs-
systeme (PDS) sind in der Norm
IEC/EN 61800-3 beschrieben. Diese
Produktnorm betrachtet das komplette
Antriebssystem von der netzseitigen
Einspeisung bis hin zum Motor.
Die Eaton-Frequenzumrichter und
Drehzahlstarter erfüllen mit internen/
externem Funk-Entstörfilter die Anfor-
derungen der EMV-Produktnorm für
den sensiblen Wohnbereich (erste
Umgebung) und somit auch die
höheren Grenzwerte im Industrie-
bereich (zweite Umgebung).
L2
N
L1
L3
PE
L2
PEN
L1
L3
Tabelle: Nordamerikanische Spannungslevel
Versorgungsspannung
U
LN
des EVU
Motorspannung gemäß
UL 508 C
Verbraucherspannung,
Bemessungswert für die
Motoren
120 V 110 - 120 V 115 V
240 V 220 - 240 V 230 V
400 V 440 - 480 V 460 V
600 V 550 - 600 V 575 V
Frequenzumrichter
Der Frequenzumrichter ist ein elektro-
nisches Betriebsmittel zur drehzahl-
veränderbaren Steuerung von
Drehstrommotoren. Er ist zum Einbau
in eine Maschine oder zum Zusam-
menbau mit anderen Komponenten zu
einer Maschine oder Anlage bestimmt.
Hauptkomponenten eines modernen
Frequenzumrichters in kompakter
Bauform sind ein Leistungsteil ① und
ein Steuerteil ②.
Die funktionelle Steuerung des
Frequenzumrichters und die
Ausgangsgrößen im Leistungsteil (zum
Beispiel Frequenz, Spannung und
Strom) können dabei eingestellt
werden über:
• Steuerklemmen (I/O) mit analogen
und digitalen (binären) Eingängen,
• eine Bedieneinheit (KEYPAD) mit
Funktionstasten und Anzeigeeinheit
(Display),
• serielle Schnittstellen (BUS) mit
RS485 (Modbus-RTU) und optionale
Feldbusanschaltungen (CANopen,
PROFIBUS-DP usw.) sowie eine
optionale PC-Anschaltung.
Interne Kontroll- und Regelkreise
überwachen dabei alle im Frequenz-
umrichter vorkommenden Größen und
schalten bei gefährlichen Werten den
Prozess automatisch ab.
1. Umgebung
Öffentliches Mittelspannungsnetz
PCC
Kategorie C1
Kategorie C2
Kategorie C1 / C2 Kategorie C1 / C2
Kategorie C3 / C4
Kategorie C3 / C4
1. oder 2. Umgebung 2. Umgebung
Öffentliches
Niederspannungsnetz
Privates
Netz
Industrie
Netz
L1/L
L2/N
L3
DC-
U
DC+
BR
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13
14 15 16 17 18
COM
V
W
①
②


① Leistungsteil mit:
A = Gleichrichter
B = Gleichspannungs-
Zwischenkreis
C = Wechselrichter (IGBT)
② Steuerteil mit:
I/O = analogen und binären
Ein- und Ausgängen
KEYPAD = Bedieneinheit mit
Anzeigeeinheit
BUS = serielle Schnittstellen
(RS485, Feldbus, PC-Schnitt-
stelle)
U
LN
= Strangspannung
vom speisenden
Wechselstromnetz
U
DC
= Zwischenkreisspannung
U
DC
= 1,41 x U
LN
Ausgangsspannung =
geschaltete Zwischen-
kreisspannung mit
sinusbewerteter Puls-
Weiten-Modulation
(PWM)
Blockschaltbild mit Hauptkomponenten eines Frequenzumrichters
CPU
ABC
BUS
M
3 ∼
KEYPAD
I/O