Bron: Thierry DegraueweApplication Engineer> Omron Werking draaistroommotoren  Basis principe frequentieregelaars Formules & toebehoren  Algemene eigenschappen frequentieregelaars  Kort productoverzicht Omron Aansturingmethodes Pomp-toepassingen voor de industrie …. https://ie-net.be/reg/bib

1. Frequentieregelaars: Bruikbaar voor u?
ie-net: 28-11-2019
Thierry Degraeuwe
Sinds 1995 werkzaam bij Omron (Application Engineer).
Gsm: +32 475 823 077

2. Frequentieregelaars: nog steeds nieuwe
ontwikkelingen/nieuwe regelgevingen?

3. Agenda
►Basis principe frequentieregelaars►Basis principe frequentieregelaars
►Formules & toebehoren►Formules & toebehoren
►Kort productoverzicht Omron►Kort productoverzicht Omron
►Bijkomende informatie
 Nieuwe richtlijnen voor frequentieregelaars en motoren (2021)
 Software om instellingen sneller en beter te laten verlopen
 Programmatie in een frequentieregelaar (ook met PID)
►Bijkomende informatie
 Nieuwe richtlijnen voor frequentieregelaars en motoren (2021)
 Software om instellingen sneller en beter te laten verlopen
 Programmatie in een frequentieregelaar (ook met PID)
►Algemene eigenschappen frequentieregelaars►Algemene eigenschappen frequentieregelaars
►Aansturingmethodes►Aansturingmethodes
►Pomp-toepassingen voor de industrie►Pomp-toepassingen voor de industrie
►Werking draaistroommotoren►Werking draaistroommotoren

4. Omron in het (heel kort).

5. Omron in het (heel kort).

6. Omron in het (heel kort).

7. Hoe gaan we te werk voor de selectie van een
frequentieregelaar?
- Bepaal de werking van de machine/installatie
- Nominale, minimale en maximale omstandigheden
… .
- Bepaal de mechanische onderdelen (pompen -
aandrijvingen - …).
- Bepaal de motor
- Bepaal de frequentieregelaar ifv motor (onder andere
de nominale stroom) en de toepassing.

8. Werking draaistroommotoren (3 fasen).
•Gebouwd voor intensief gebruik
•Overbelasten
•Hoge afscherming waarde
•Genormaliseerd product
Stator
Rotor

9. Werking draaistroommotoren
• Het motorplaatje (heel oude)• Het motorplaatje (heel oude)
Motor 3~50 Hz No.MK113019-A
MT 80B19-4 IP55 CI.F
0.75 kW 1400 r/min cos Φ = 0.74
380 VY 2.1 A 220 V∆ 3.6 A
Eex e II T3 Ia/In=4.7
DEMKO No. Ex82-102 te= 9s
εx
Voeding 3 fasen 50 Hz
Nominaal toerental
1400 rpm

10. Werking draaistroommotoren
• Het motorplaatje• Het motorplaatje
Motor 3~50 Hz No.MK113019-A
MT 80B19-4 IP55 CI.F
0.75 kW 1400 r/min cos Φ = 0.74
380 VY 2.1 A 220 V∆ 3.6 A
Eex e II T3 Ia/In=4.7
DEMKO No. Ex82-102 te= 9s
εx
Voeding 3 fasen 50 Hz
Nominaal toerental
1400 rpm
Cosinus phi ()
Cosinus phi geeft de verhouding aan tussen nuttig vermogen en blindvermogen.
Blindvermogen wordt veroorzaakt door een fase verschuiving tussen de stroom en de
spanning. Blindstroom levert geen nuttig vermogen, maar belast wel het netwerk.
Wordt ook de “magnetiseringsstroom” genoemd.

11. Werking draaistroommotoren
• Het motorplaatje• Het motorplaatje
Motor 3~50 Hz No.MK113019-A
MT 80B19-4 IP55 CI.F
0.75 kW 1400 r/min cos Φ = 0.74
380 VY 2.1 A 220 V∆ 3.6 A
Eex e II T3 Ia/In=4.7
DEMKO No. Ex82-102 te= 9s
εx
Voeding 3 fasen 50 Hz
Nominaal toerental
1400 rpm
Cosinus phi ()
Isolatieklasse
Minimaal F classe.
(isolatie wikkelingen)
B-classe ook mogelijk mits gebruik van
toebehoren.

12. Werking draaistroommotoren
• Het motorplaatje• Het motorplaatje
Motor 3~50 Hz No.MK113019-A
MT 80B19-4 IP55 CI.F
0.75 kW 1400 r/min cos Φ = 0.74
380 VY 2.1 A 220 V∆ 3.6 A
Eex e II T3 Ia/In=4.7
DEMKO No. Ex82-102 te= 9s
εx
Voeding 3 fasen 50 Hz
Nominaal toerental
1400 rpm
Cosinus phi ()
Rendementsfactor
Isolatieklasse
Bij voedingsspanning van 220 VAC:
Driehoek aansluiting (∆)
Nominaalstroom 3.6 Ampere
Bij voedingsspanning van 380 VAC:
Ster aansluiting (Y)
Nominaalstroom 2.1 Ampere

13. Werking inductie-draaistroommotoren
- 3 fasen net
- 50/60 Hz - Inductie rotorveld
- 2 velden; Lorentzkracht
...deze kracht zal de rotor
laten draaien!
- twee cilinders met
elastische koppeling
Impedantie van (ideale) spoelen
=> als V/F = constante => constante stroom.

14. Werking inductie-draaistroommotoren
• Koppel – toeren kromme
Koppel
StroomAanloopstroom
600%
Losbreekkoppel
150%
Vollaststroom
100%
Nullaststroom
30-70%
Zadelkoppel
125% Kipkoppel
200-250%
Nominaal koppel
100%
Toerental
Nominaal Synchroon
Enkel dit deel van de kromme
wordt met een frequentieregelaar gebruikt.
Is ongeveer lineair voor stroom en koppel ifv de frequentie .

15. Werking inductie-draaistroommotoren
• Koppel – toeren kromme over- en
ondermagnetisering.
Koppel
StroomAanloopstroom
600%
Losbreekkoppel
150%
Vollaststroom
100%
Nullaststroom
30-70%
Zadelkoppel
125% Kipkoppel
200-250%
Nominaal koppel
100%
Toerental
Nominaal Synchroon
Ondermagnetisering = kromme naar onder gedrukt.
Overmagnetisering = kromme naar boven.
! Te hoge overmagnetisering = kromme zakt in elkaar !

16. Rendement draaistroommotoren
Nieuwe machines: min IE3 of IE2 met frequentieregelaar.

17. Werking draaistroommotoren
• Draaistroommotor versus servomotor
– Wat is het verschil?
Stator
Windings
End Cap (x2)
Ball Bearing (x2)
Neodymium Iron Boron
(NdFeB) Rotor Magnets
Rotor Assembly
Holding
Brake
(optional)
Feedback
Assembly
Power /
Brake
Connector
Shaft
Feedback
Connector
Asynchroon motor Servo (synchroon) motor
(magneten aan buitenzijde
van de rotor)

18. Werking draaistroommotoren
• Andere motoren die toepasbaar zijn
Interior Permanent
Magnet Synchronous
Motor
Direct Drive
PM Motor tot
120 polen
Synchronous
reluctance
motor
IPM
DDPM
SynRM

19. Agenda
►Basis principe frequentieregelaars►Basis principe frequentieregelaars
►Formules & toebehoren►Formules & toebehoren
►Productoverzicht►Productoverzicht
►Algemene eigenschappen Inverters►Algemene eigenschappen Inverters
►Aansturingmethodes►Aansturingmethodes
►Werking draaistroommotoren►Werking draaistroommotoren
►Bijkomende informatie
 Nieuwe richtlijnen voor frequentieregelaars en motoren (2021)
 Software om instellingen sneller en beter te laten verlopen
 Programmatie in een frequentieregelaar (ook met PID)
►Bijkomende informatie
 Nieuwe richtlijnen voor frequentieregelaars en motoren (2021)
 Software om instellingen sneller en beter te laten verlopen
 Programmatie in een frequentieregelaar (ook met PID)
►Pomp-toepassingen voor de industrie►Pomp-toepassingen voor de industrie

20. Basis principe frequentieregelaars
• Werkingsprincipe frequentieregelaars
DC bus
U
V
W
L1
L3
L2/N
Gelijkrichtbrug Uitgangstransistoren

21. Basis principe frequentieregelaars
• Puls Breedte Modulatie (PWM maar ook gebruikt bij
Voltage Vector Control en Current Vector Control).
Lage spanning is een korte puls.

22. Basis principe frequentieregelaars
• Puls Breedte Modulatie en de gevolgen.
Als er een lage spanning is gevraagd voor een hoge DC-
bus spanning zal dit een korte puls vragen.
Als de toepassing een constante stroom vraagt
(bijvoorbeeld een transportband) zal tijdens deze korte puls
een heel grote stroom moeten door de IGBT worden
gestuurd.
Daardoor zal er in vele gevallen overgegaan worden naar
lage schakelfrequenties voor lage uitgangsfrequenties.
Dubbele rating van het motorvermogen voor één
frequentieregelaar (Normal Duty en Heavy Duty).

23. Agenda
►Basis principe frequentieregelaars►Basis principe frequentieregelaars
►Formules & toebehoren►Formules & toebehoren
►Productoverzicht►Productoverzicht
►Algemene eigenschappen Inverters►Algemene eigenschappen Inverters
►Aansturingmethodes►Aansturingmethodes
►Werking draaistroommotoren►Werking draaistroommotoren
►Bijkomende informatie
 Nieuwe richtlijnen voor frequentieregelaars en motoren (2021)
 Software om instellingen sneller en beter te laten verlopen
 Programmatie in een frequentieregelaar (ook met PID)
►Bijkomende informatie
 Nieuwe richtlijnen voor frequentieregelaars en motoren (2021)
 Software om instellingen sneller en beter te laten verlopen
 Programmatie in een frequentieregelaar (ook met PID)
►Pomp-toepassingen voor de industrie►Pomp-toepassingen voor de industrie

24. Formules
T =
P x9 5 5 0
n
n = 2 x 6 0 x f
p
(tr/min)
Synchroon tr/min.

25. Algemeen overzicht toebehoren voor
frequentieregelaars

26. Agenda
►Basis principe frequentieregelaars►Basis principe frequentieregelaars
►Formules & toebehoren►Formules & toebehoren
►Productoverzicht►Productoverzicht
►Algemene eigenschappen frequentieregelaars►Algemene eigenschappen frequentieregelaars
►Aansturingmethodes►Aansturingmethodes
►Werking draaistroommotoren►Werking draaistroommotoren
►Bijkomende informatie
 Nieuwe richtlijnen voor frequentieregelaars en motoren (2021)
 Software om instellingen sneller en beter te laten verlopen
 Programmatie in een frequentieregelaar (ook met PID)
►Bijkomende informatie
 Nieuwe richtlijnen voor frequentieregelaars en motoren (2021)
 Software om instellingen sneller en beter te laten verlopen
 Programmatie in een frequentieregelaar (ook met PID)
►Pomp-toepassingen voor de industrie►Pomp-toepassingen voor de industrie

27. Algemene eigenschappen van inverters
•Waarom een frequentieregelaar
Als een 4-polige draaistroommotor direct op het
net wordt ingeschakeld is het toerental van het
draaiveld 1500 toeren per minuut terwijl de rotor
nog stilstaat. Hierdoor is er een hoge slip en
neemt de motor een hoge stroom op. Deze
stroom is normaal 5-7 maal de nominaal stroom.
 Geen opstartpiek Geen opstartpiek
 Geregeld toerenbereik Geregeld toerenbereik
 Exacte procesbeheersing Exacte procesbeheersing
 Cos φ verbetering Cos φ verbetering
 Minder onderhoud Minder onderhoud
 Extra energiebesparing Extra energiebesparing

28. Algemene eigenschappen van inverters
• Toepassingen
– Transportbanden/systemen
– Ventilatoren/pompen
– Hijsapplicaties
– Wikkelapplicaties
– Mengen / roeren / mixen
– Extruders
– Malen / breken
– Positioneren
– ...

29. Algemene eigenschappen van inverters
•Keuze voor een frequentieregelaar is applicatie
afhankelijk
Normal
Duty
120%/1min
Heavy
Duty
150%/1min
Afhankelijk van het type toepassing kan een
kleiner vermogen regelaar gebruikt worden
HD => HD => constant koppel toepassingen
VT => ND => variabel koppel toepassingen

30. Algemene selectie van Omron frequentieregelaars
3G3MX2 (VT) / 3G3RX2 / SX (VT)
Q2A / 3G3RX2 / SX (CT)
Flux vector
Open loop vector regeling
Energy saving
3G3LX
De lift inverter
3G3MX2 / Q2V
snelheidsregeling - proces regeling - intelligentie – koppelregeling - liften
Transportbanden
Ventilator
HVAC toepassingen
Proces regelaars
Automatische deuren
Palletizers
Kranen, Extruders
Wikkel machines
Liften

31. 3-fasen 400 V
Algemeen overzicht Omron frequentieregelaars
0,1 0,4 0,75 1,5 2,2 3 3,7 4,0 7,5 15 22 37,5 75 132 185 300 1000
Vermogen
Q2A
(*)
3G3MX2 CT/
VT
3G3RX2
(*)
SX
(*) (**)
90 kW
(*)
Ingebouwde EMC filter
(**)
IP54 uitvoering met ingebouwde EMC filter
SX
(*) (**)
3-fasen 400 V
18,5
3-fasen 230V/400
V
1-fase 230 V
3-fasen 400
V
3-fasen 500V/690 V
1-fase 230 V
3-fasen 400 V
Q2V
(*)

32. Agenda
►Basis principe frequentieregelaars►Basis principe frequentieregelaars
►Formules & toebehoren►Formules & toebehoren
►Productoverzicht►Productoverzicht
►Algemene eigenschappen Inverters►Algemene eigenschappen Inverters
►Aansturingmethodes►Aansturingmethodes
►Werking draaistroommotoren►Werking draaistroommotoren
►Bijkomende informatie
 Nieuwe richtlijnen voor frequentieregelaars en motoren (2021)
 Software om instellingen sneller en beter te laten verlopen
 Programmatie in een frequentieregelaar (ook met PID)
►Bijkomende informatie
 Nieuwe richtlijnen voor frequentieregelaars en motoren (2021)
 Software om instellingen sneller en beter te laten verlopen
 Programmatie in een frequentieregelaar (ook met PID)
►Pomp-toepassingen voor de industrie►Pomp-toepassingen voor de industrie

33. Aansturingmethodes
A044: 00 V/f Constant koppel
Uitgestuurde
spanning (V)
Uitgestuurde
frequentie(Hz)
(A003)
Vmax (A082)
0 f basis f max
(A004)
• Bij elke frequentie een
vast koppel;
• In alle regelaars aanwezig.

34. Aansturingmethodes
A044: 01 V/f Gereduceerd koppelA044: 01 V/f Gereduceerd koppel
Uitgestuurde
frequentie(Hz)
Uitgestuurde
spanning (V)
(A003)
Vmax (A082)
0 f basis f max
(A004)(A003)
10% f basis
• Bij elke frequentie een
vast koppel maar lager dan
bij V/F contstant;
• Voor aansturingen van
pompen en ventilatoren.
• In alle regelaars aanwezig.

35. Aansturingmethodes
V7 (b113)
V6 (b111)
V5 (b109)
V4 (b107)
V1 (b101)
V2,3 (b103,b105)
0 F1
(b100)
F2
(b102)
F3
(b104)
F4
(b106)
F5
(b108)
F6
(b110)
F7
(b112)
A044: 02 V/f Vrije karakteristiekA044: 02 V/f Vrije karakteristiek
Uitgestuurde
spanning (V)
Uitgestuurde
frequentie(Hz)
• Eigen karakteristiek
opbouwen.
• Bij MX2 en hoger.

36. Aansturingmethodes
A044: 03 V/f Sensorless vector controlA044: 03 V/f Sensorless vector control
Uitgestuurde
frequentie(Hz)
Uitgestuurde
spanning (V)
(A003)
Vmax (A082)
0 f basis f max
(A004)
SLV sensorless vector control ‘kijkt’ niet naar een vaste karakteristiek (zoals constant koppel).
Dit heeft als gevolg dat de regelaar altijd de uitgestuurde frequentie na zal streven en dus bij
verschillende belastingen de stroom zal verhogen om meer kracht uit de motor te krijgen.
• Bij elke frequentie een
berekend koppel;
• Voor aansturingen van
motoren met variërende
belasting (liften, kranen etc)
• Tunen noodzakelijk!
• Bij MX2 en hoger.

37. Aansturingmethodes
Overzicht:
• V/f besturing
– Vooraf ingestelde spanning bij iedere motorfrequentie
• Open loop vector besturing
– Rekenmodel in de regelaar waarmee de spanning, stroom
en frequentie kan worden aangepast
• Closed loop vector
– Rekenmodel in de regelaar en exacte besturing van de
motor d.m.v. encoder terugkoppeling
Overzicht:
• V/f besturing
– Vooraf ingestelde spanning bij iedere motorfrequentie
• Open loop vector besturing
– Rekenmodel in de regelaar waarmee de spanning, stroom
en frequentie kan worden aangepast
• Closed loop vector
– Rekenmodel in de regelaar en exacte besturing van de
motor d.m.v. encoder terugkoppeling

38. Agenda
►Basis principe frequentieregelaars►Basis principe frequentieregelaars
►Formules & toebehoren►Formules & toebehoren
►Productoverzicht►Productoverzicht
►Algemene eigenschappen Inverters►Algemene eigenschappen Inverters
►Aansturingmethodes►Aansturingmethodes
►Werking draaistroommotoren►Werking draaistroommotoren
►Bijkomende informatie
 Nieuwe richtlijnen voor frequentieregelaars en motoren (2021)
 Software om instellingen sneller en beter te laten verlopen
 Programmatie in een frequentieregelaar (ook met PID)
►Bijkomende informatie
 Nieuwe richtlijnen voor frequentieregelaars en motoren (2021)
 Software om instellingen sneller en beter te laten verlopen
 Programmatie in een frequentieregelaar (ook met PID)
►Pomp-toepassingen voor de industrie►Pomp-toepassingen voor de industrie

39. Pomp-toepassingen voor de industrie
Enkele slides uit de presentatie van Flowserve (14/11/2019)

40. Pomp-toepassingen voor de industrie
Enkele slides uit de presentatie van Flowserve (14/11/2019)

41. Pomp-toepassingen voor de industrie
Enkele slides uit de presentatie van Flowserve (14/11/2019)

42. Pomp-toepassingen voor de industrie
Enkele slides uit de presentatie van Flowserve (14/11/2019)

43. Pomp-toepassingen voor de industrie
Enkele slides uit de presentatie van Flowserve (14/11/2019)

44. Pomp-toepassingen voor de industrie
Enkele slides uit de presentatie van Flowserve (14/11/2019)

45. Pomp-toepassingen voor de industrie
Enkele slides uit de presentatie van Flowserve (14/11/2019)

46. Pomp-toepassingen voor de industrie
Enkele slides met formules en gevolgen
Vermogen:
• Vermogen = Debiet x Druk
• Vermogen = Spanning x Stroom (x cos ϕ)
• Vermogen = Koppel x draaisnelheid (RPM/9.55)
• Centrifugaalpompen hebben een kwadratisch koppel in
functie van de snelheid ( T= f(n²) ).
=> Vermogen = f(n³)
=> Snelheidsverhoging van 50 Hz naar 60 Hz geeft een factor 1.2
=> vermogen verhoogt met een factor 1.2³ = 1,728 !!
Vermogen:
• Vermogen = Debiet x Druk
• Vermogen = Spanning x Stroom (x cos ϕ)
• Vermogen = Koppel x draaisnelheid (RPM/9.55)
• Centrifugaalpompen hebben een kwadratisch koppel in
functie van de snelheid ( T= f(n²) ).
=> Vermogen = f(n³)
=> Snelheidsverhoging van 50 Hz naar 60 Hz geeft een factor 1.2
=> vermogen verhoogt met een factor 1.2³ = 1,728 !!

47. Pomp-toepassingen voor de industrie
Enkele slides uit de presentatie van Flowserve (14/11/2019)
Einde van de presentative van Flowserve.

48. Klassieke regeling ... bypass
Streefwaarde
Meetwaarde
Uitgang
PID

49. Klassieke regeling ... smoren
Streefwaarde
Meetwaarde
Uitgang
PID

50. Frequentieregelaar voorbeeld.
Pomp
Ingestelde
Actuele waarde
waarde

51. Heating Ventilation & Airconditioning
• Aan/uit - regeling

52. Heating Ventilation & Airconditioning
• P-regeling

53. Heating Ventilation & Airconditioning
• PI-regeling

54. Heating Ventilation & Airconditioning
• PID-regeling

55. Heating Ventilation & Airconditioning
• Energy saving
V [V]
f [Hz]
Toepassingen
Ventilatoren
Pompen
Compressoren
Toepassingen
Ventilatoren
Pompen
Compressoren

56. Agenda
►Basis principe frequentieregelaars►Basis principe frequentieregelaars
►Formules & toebehoren►Formules & toebehoren
►Productoverzicht►Productoverzicht
►Algemene eigenschappen Inverters►Algemene eigenschappen Inverters
►Aansturingmethodes►Aansturingmethodes
►Werking draaistroommotoren►Werking draaistroommotoren
►Bijkomende informatie
 Nieuwe richtlijnen voor frequentieregelaars en motoren (2021)
 Software om instellingen sneller en beter te laten verlopen
 Programmatie in een frequentieregelaar (ook met PID)
►Bijkomende informatie
 Nieuwe richtlijnen voor frequentieregelaars en motoren (2021)
 Software om instellingen sneller en beter te laten verlopen
 Programmatie in een frequentieregelaar (ook met PID)
►Pomp-toepassingen voor de industrie►Pomp-toepassingen voor de industrie

57. Rendement draaistroommotoren (2021...)
& frequentieregelaars.
https://eur-lex.europa.eu/legal-
content/EN/TXT/?qid=1573652784279&uri=CELEX:32019R1781

58. Rendement draaistroommotoren
Nu: min IE3 of IE2 met frequentieregelaar.

59. Programmatie in de frequentieregelaars.
Als de aansturing lokaal is en er iets meer nodig is dan
de standaard functionaliteit (in vele gevallen voldoet dit),
kan er een programma worden aangemaakt in de
frequentieregelaar.
Toepassingen:
- Pompinstallaties die in het veld staan (opstart-,
stopsequenties, doorgeven van alarmen, … ).
- Installaties in functie van een tijd laten werken (micro-
waterzuiveringen, …).
- Pompinstallaties die gevoed worden door
zonnepanelen … .

60. Tot hier? … of meer over programmatie?
• Vragen omtrent het voorgaande?
• Welke toepassingen komen het meeste voor?

61. UESTIONS?UESTIONS?