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SD2S EinstellanleitungSensorlose Vektorregelung (SVC)

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2 SD2S Einstellanleitung - Sensorlose Vektorregelung (SVC)

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1 Allgemeines ....................................................................... 51.1 SVC-Struktur ............................................................................................... 5

2 Geräteanschluss und Softwarestart .................................. 72.1 Software installieren .................................................................................... 72.2 SD2S anschließen und einschalten ............................................................ 72.3 Software starten .......................................................................................... 7

3 Parametersatz erstellen .................................................... 9

4 Reglerparameter ............................................................. 134.1 Motormesssystem „Sensorlose Vektorregelung / SVC“ ............................ 13

Setzstrom ............................................................................................................................. 13Winkelregler ......................................................................................................................... 14

4.2 Drehzahlsollwerte ..................................................................................... 154.3 Variable Rampen ...................................................................................... 184.4 Geschwindigkeitsregler ............................................................................. 194.5 Stromsollwertfilter ..................................................................................... 214.6 Stromregler ............................................................................................... 224.7 Anlauf ........................................................................................................ 234.8 Feldschwächung ....................................................................................... 25

5 Beispiel für die Inbetriebnahme des Motors .................... 275.1 Stromreglereinstellung prüfen ................................................................... 285.1.1 Aktivierung des Reglers ........................................................................................ 285.1.2 Stromkurve im Oscar ............................................................................................ 285.1.3 Fehler E45 ............................................................................................................. 295.2 Rampen prüfen ......................................................................................... 295.3 Drehrichtung prüfen .................................................................................. 305.4 Anlaufstrom optimieren ............................................................................. 305.5 Einschaltschwelle optimieren .................................................................... 315.5.1 Einschaltschwelle berechnen ................................................................................ 315.5.2 Einschaltschwelle ausmessen .............................................................................. 325.6 Tachofilter optimieren ............................................................................... 335.7 Geschwindigkeitsregler optimieren ........................................................... 33

6 Fehlerbehandlung ........................................................... 37

W Inhalt

SD2S Einstellanleitung - Sensorlose Vektorregelung (SVC) 3

Inhalt W


1 AllgemeinesDieses Dokument beschreibt die Inbetriebnahme eines SD2S mit sensorloser Vektor‐regelung (SVC).

Die Antriebsfunktion „SERVO / VECTOR “ mit dem Messsystem „Sensorlose Vektorre‐gelung / SVC“ ermöglicht den einfachen sensorlosen Betrieb von Synchronmotoren.Dabei können Ausgangsfrequenzen bis zu 2000 Hz ausgegeben werden.

Bei der SVC-Ansteuerung handelt es sich um ein geregeltes System mit sensorloserDrehzahlerfassung.

1.1 SVC-Struktur

Abb. 1: Struktureller Aufbau der sensorlosen Vektorregelung

W Allgemeines


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Allgemeines W


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2 Geräteanschluss und SoftwarestartLesen Sie die Hardware- und Softwarebeschreibung zu Ihrem Gerät undbeachten Sie die darin enthaltenen Sicherheitshinweise.

2.1 Software installieren➮ Installieren Sie die neueste Version der Software drivemaster2 auf Ihrem PC.

Diese ist im Download-Bereich der SIEB & MEYER-Webseite unter www.sieb-meyer.de zu finden. (Bitte melden Sie sich als Gast an.)

2.2 SD2S anschließen und einschaltenFolgende Anschlüsse müssen mindestens verdrahtet werden:▶ Einspeisung (einphasig/dreiphasig)▶ Motorphasen (U, V, W, PE)▶ OSSD (Sicherheitsschaltung)

─ Anschluss ohne Sicherheitsfunktion:X10 (036212Xxy, 0362X40xy – 0362X43xy): Pin 1 und Pin 3 zu Pin 6 brückenX43 (0362X44xy – 0362X48xy): Pin 1 und Pin 3 zu Pin 5 brücken

▶ Kommunikation mit dem PC (z. B. USB-Schnittstelle)▶ externer Ballastwiderstand, wenn vorhanden

Wir empfehlen zusätzlich den digitalen Eingang D-IN2 mit einer Schnellhalt‐funktion zu verdrahten.

➮ Schalten Sie nun das Gerät ein.Der Gerätetreiber wurde bereits mit der Softwareinstallation kopiert. Nach demEinschalten wird der Treiber für den SD2S automatisch vom Betriebssystemausgewählt.Bei USB-Verbindung kann die Treiberinstallation einige Zeit dauern. Wenn derTreiber korrekt installiert wurde, erscheint im Gerätemanager „LibUsb-86x SM2Device“.

2.3 Software starten➮ Starten Sie die Software drivemaster2.➮ Wählen Sie im Startbildschirm die Option „Verbindung zum Gerät einrichten“ und

stellen Sie die Kommunikation ein.➮ Bestätigen Sie mit der Schaltfläche „Geräte suchen + verbinden“.✔ Der angeschlossene SD2S wird von der Software gefunden und erscheint als

Online-Gerät in der Oberfläche.

Je nach Auslieferungszustand des Gerätes gibt es nun die folgenden Möglichkeiten:1. Das Gerät ist vollständig parametriert (inkl. Reglerabgleich) ausgeliefert worden.

a) Das voreingestellte Projekt wird aus dem Gerät gelesen. Das Gerät istbetriebsbereit.

2. Das Gerät wurde ohne Parametersatz ausgeliefert.a) Der Parametersatz muss entsprechend dem Datenblatt des Motorherstellers

erstellt werden. Die Reglerparameter müssen eingestellt werden.

W Geräteanschluss und Softwarestart


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http://www.sieb-meyer.de/downloads.html

b) Ein vorhandener Parametersatz muss in das Gerät geschrieben werden.

Geräteanschluss und Softwarestart W


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3 Parametersatz erstellenWenn das Gerät ohne Parametersatz ausgeliefert wurde, wird nach der Gerätesuchedas folgende Fenster angezeigt.

➮ Klicken Sie auf die Schaltfläche „Einen Parametersatz erstellen ...“. Ein entsprech‐ender Assistent wird geöffnet. Dieser führt Sie schrittweise durch die Parameter‐satzerstellung.

➮ Schritt 1 – Grundgerät: Der Basisantrieb wird von der Software erkannt.➮ Schritt 2 – Basisdaten: Wählen Sie die Antriebsfunktion „SERVO / VECTOR “ aus.➮ Schritt 3 – Motorauswahl: Wählen Sie die Option „Motordaten einzeln eingeben“

aus und bearbeiten Sie das Feld „Motortyp“.

W Parametersatz erstellen


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➮ Schritt 4 – Motordaten: Geben Sie die Werte aus dem Datenblatt des Motorher‐stellers ein. Die hervorgehobenen Motordaten (fett gedruckt) werden für die Para‐metrierung zwingend benötigt.

➮ Schritt 5 – Motormesssystem: Wählen Sie das Motormesssystem „SensorloseVektorregelung / SVC“ aus.

➮ Schritt 6 – Regler: Wählen Sie die Güte des Geschwindigkeitsreglers.

─ Steifigkeit des Geschwindigkeitsreglershart: höchste Bandbreite, kann zum Schwingen neigenmittel: mittlere Bandbreiteweich: niedrigste Bandbreite, kann stärker überschwingenFür die meisten Anwendungen ist eine mittlere Steifigkeit angemessen.

─ Massenträgheitsverhältnis von Motor zu LastBeispiel:

Motor = 0,1 kg m²·1000 Werkzeug = 0,05

Massenträgheitsverhltnis = 1 : 0,5

kg m²·1000

Wenn Ihnen das Massenträgheitsverhältnis in der Anwendung nicht bekanntist, setzen Sie das Massenträgheitsverhältnis zu '0'.

➮ Schritt 7 – Betriebsart: Die Betriebsart ist immer „Geschwindigkeitsmodus 1“.Wählen Sie die Ansteuerung entsprechend der Anbindung.

Parametersatz erstellen W


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➮ Wenn Sie die Parametrierung mit dem Assistenten abgeschlossen haben, wählenSie das Menü „Lader ÿ Parameter in Antrieb schreiben “ oder die Schaltfläche

. Die Parameter werden nun in das Gerät geschrieben.

Falls die Systemsoftware in Ihrem Gerät nicht zur Parametrierung passt, wirdeine entsprechende Meldung angezeigt. Führen Sie in diesem Fall einUpdate der Systemsoftware wie im Dialogfenster beschrieben durch.

Zu jeder neuen Version der drivemaster2-Software wird immer die neuesteSystemsoftware mitgeliefert.

W Parametersatz erstellen


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Parametersatz erstellen W


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4 ReglerparameterNach der Parametrierung mit dem Assistenten ist der Antrieb für den Betrieb desMotors ausreichend eingestellt. Abhängig von der jeweiligen Anwendung müssen abernoch zusätzliche Einstellungen in den Reglerparametern vorgenommen werden.

Im folgenden werden die Reglereinstellungen für den SVC-Betrieb erläutert.

4.1 Motormesssystem „Sensorlose Vektorregelung /SVC“Auf der Seite „Motormesssystem“ können Sie den Winkelregler für die sensorloseVektorregelung anpassen. Das Messsystem „Sensorlose Vektorregelung / SVC“ wurdebereits durch den Parameterassistenten eingestellt.

Setzstrom

In dieser Parametergruppe wird das Setzen konfiguriert. Das Einphasen des Motorswird auch als Setzen bezeichnet.

Setzstrom

Der Parameter gibt den Strom in Ampere an, der beim Einphasen des Motors fließensoll.

Der Setzstrom sollte nicht höher als der Nennstrom des Motors gewählt werden.

W Reglerparameter


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GEFAHREinphasen des Motors

Das Einphasen eines Motors ist nicht in jeder mechanischen Antriebskonfigurationmöglich, da hierzu ggf. die Bremsen gelöst werden müssen und Momente wirken.

Wenn der Motor nicht korrekt einphasen kann, stimmt die Kommutierung nicht undfolglich arbeitet die Regelung nicht.

Setzzeit

Der Parameter gibt die Zeitdauer des Einphasens in Millisekunden an.

Winkelregler

Bei der sensorlosen Vektorregelung wird zur Nachführung der Kommutierung einWinkelregler eingesetzt.

Max. Winkelfehler

Der Parameter gibt den maximalen Winkelfehler in Grad an. Ein typischer Wert für denmaximalen Winkelfehler ist 8°.

Wenn die Istdrehzahl zu unruhig ist, kann ggf. ein größerer maximaler Winkelfehlerzugelassen werden. Der maximale Winkelfehler definiert indirekt die Bandbreite desWinkelreglers.

Wenn der maximale Winkelfehler außerhalb des normalen Wertebereichsliegt (Meldung in der drivemaster2-Software), sind die Motordaten in derRegel nicht korrekt.

Bandbreite

Die Dynamik der sensorlosen Kommutierungsbestimmung wird über die Bandbreitedes Winkelreglers bestimmt. Die Einheit ist Hertz.

Die Bandbreite liegt normalerweise zwischen 20 Hz und 80 Hz (typisch: 30 Hz) undwird indirekt über den maximalen Winkelfehler vorgegeben.

Reglerparameter W


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4.2 DrehzahlsollwerteAuf der Seite „Drehzahlsollwerte“ wird der Sollwertgenerator parametriert.

Drehrichtung

Der Parameter gibt die Drehrichtung für rotative Motoren bei positivem Sollwert an (mitBlick auf die Welle):▶ Drehung im Uhrzeigersinn = CW (Clock Wise)▶ Drehung gegen den Uhrzeigersinn = CCW (Counter Clock Wise)

Die in der Software angegebene Drehrichtung sollte stets mit der tatsächlichDrehrichtung des Motors übereinstimmen. Ist dies nicht der Fall, müssenzwei Motorphasen getauscht werden.

Richtungssperre

Wenn nur eine Drehrichtung des Motors zulässig ist, kann die andere Drehrichtungüber diesen Parameter gesperrt werden. Folgende Einstellungen sind möglich:▶ Keine: Sowohl positive als auch negative Drehzahlen werden gefahren.▶ Positiv: Positive Drehzahlen werden nicht gefahren.▶ Negativ: Negative Drehzahlen werden nicht gefahren.

Ausblendbänder

Mit Hilfe der Ausblendbänder kann verhindert werden, dass bestimmte Drehzahlendauerhaft gefahren werden. Diese können z. B. Resonanzen einer Maschine sein.

Beispiel▶ Ausblendgeschwindigkeit: 50000 U/min▶ Ausblendbereich: 10000 U/min▶ max. zulässige Drehzahl unterhalb der Ausblendgeschwindigkeit = 40000 U/min▶ min. zulässige Drehzahl oberhalb der Ausblendgeschwindigkeit = 60000 U/min

W Reglerparameter


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Drehzahlvorgaben innerhalb des Ausblendbandes (40000 – 60000 U/min) werdenunterdrückt:

Max. Begrenzung

Der Parameter gibt die maximal mögliche Solldrehzahl in Umdrehungen pro Minute an.

Min. Begrenzung

Der Parameter gibt die minimal mögliche Solldrehzahl in Umdrehungen pro Minute an.

NMin-Mode

Über diesen Parameter kann eingestellt werden, welche Solldrehzahl ausgegebenwird, wenn eine Zieldrehzahl unterhalb der Minimaldrehzahl angewählt wurde.

Einstellung „N-Soll = 0“:

Reglerparameter W


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Hysterese bei Einstellung „N-Soll = N-Min“:

Wenn die Minimaldrehzahl unterschritten wird, ist ein Drehrichtungswechselnicht möglich.

Rampen

Die Rampen dienen zur Begrenzung der Beschleunigung über den Geschwindigkeits-bzw. Drehzahlsollwert und werden in Millisekunden angegeben. Der Parameter stellteine Zeit dar, die benötigt wird, um aus dem Stand die Geschwindigkeits- bzw. Dreh‐zahlskalierung zu erreichen. Eine Rampe von z. B. 12000 ms ergibt bei einer Dreh‐zahlskalierung von 120000 1/min eine maximale Beschleunigung von 167 1/s² bzw.10000

s1/min

.▶ Beschleunigungsrampe:

Der Parameter gibt die Zeit für eine Beschleunigung von 0 auf die Begrenzungs‐drehzahl/-geschwindigkeit an: (|ν (t + Δt)| - |ν (t)| > 0)

▶ Bremsrampe:Der Parameter gibt die Zeit für einen Bremsvorgang auf Drehzahl/Geschwindig‐keit 0 an: (|ν (t + Δt)| - |ν (t)| < 0)

▶ Schnellhalterampe:Der Parameter gibt die Zeit für einen Schnellhaltebremsvorgang auf Drehzahl/Geschwindigkeit 0 an: (|ν (t + Δt)| - |ν (t)| < 0)

Variable Rampen

Über die Funktion „Variable Rampen“ kann der mittlere, aktuelle Strom begrenztwerden. Hierzu wird abhängig vom aktuellen Strom die Beschleunigung reduziert. Vari‐able Rampen werden typischerweise beim Hochlauf von Pumpen oder Lüftern einge‐setzt.▶ Aus:

Die Funktion ist nicht aktiv – die Rampen sind fest auf die darüber angegebenenWerte eingestellt.

▶ Typ 1 (Stromgesteuerte Rampe - Relativ zu Imax):Die Beschleunigung wird relativ zum Maximalstrom eingestellt. Hierbei wird dieKennlinie auf der Seite „Variable Rampen“ eingestellt.

▶ Typ 2 (Stromgesteuerte Rampe - Absolute Ströme):Die Beschleunigung wird relativ zu einem festen Strom eingestellt. Hierbei wird dieKennlinie auf der Seite „Variable Rampen“ eingestellt.

W Reglerparameter


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4.3 Variable RampenAuf der Seite „Variable Rampen“ können Sie eine Begrenzung des mittleren Stromsparametrieren. Diese Seite wird nur angezeigt, wenn auf der Seite „Drehzahlsollwerte“bereits eine variable Rampe vom Typ 1 oder 2 eingestellt ist.

Der Maximalstrom (Imax) kann sowohl über die analogen Eingänge als auchüber ein Bussystem geändert werden.

Typ 1 – Stromgesteuerte Rampe – Relativ zu Imax

Die Beschleunigung wird relativ zum Maximalstrom begrenzt:

Die folgenden Parameter müssen angegeben werden:▶ Einschaltschwelle (P1):

Gibt den Strom in Prozent an, ab dem die Beschleunigung reduziert wird. ZurOrientierung wird der entsprechende Stromwert darunter in grau angezeigt.

▶ Minimale Beschleunigung (P2):Gibt die minimale Beschleunigung in Prozent an. Ein negativer Wert entsprichthierbei ‚Bremsen‘.

▶ Ausschaltschwelle (P2):Gibt den Strom in Prozent an, ab dem die Beschleunigung nicht weiter reduziertund die minimale Beschleunigung gehalten wird. Zur Orientierung wird derentsprechende Stromwert darunter in grau angezeigt.

Reglerparameter W


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Typ 2 – Stromgesteuerte Rampe – Absolute Ströme

Die Beschleunigung wird über absolute Stromwerte begrenzt:

Die folgenden Parameter müssen angegeben werden:▶ Einschaltschwelle (P1):

Gibt den Strom in Ampere an, ab dem die Beschleunigung reduziert wird. ZurOrientierung wird der entsprechende Prozentwert (vom Maximalstrom) darunter ingrau angezeigt.

▶ Minimale Beschleunigung (P2):Gibt die minimale Beschleunigung in Prozent an. Ein negativer Wert entsprichthierbei ‚Bremsen‘.

▶ Ausschaltschwelle (P2):Gibt den Strom in Ampere an, ab dem die Beschleunigung nicht weiter reduziertund die minimale Beschleunigung gehalten wird. Zur Orientierung wird derentsprechende Prozentwert (vom Maximalstrom) darunter in grau angezeigt.

4.4 GeschwindigkeitsreglerAuf dieser Seite werden die Parameter für den Geschwindigkeitsregler eingestellt.

Verstärkung Kp

Der Parameter gibt die proportionale Verstärkung des Geschwindigkeitsreglers inAbhängigkeit von der Geschwindigkeitsskalierung und dem Endstufenspitzenstrom an.

W Reglerparameter


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Der Parameterassistent setzt diesen Parameter automatisch beim Erstellen des Para‐metersatzes, wenn folgende Daten korrekt vorgegeben sind:▶ Massenträgheitsmoment des Motors▶ Drehmomentkonstante des Motors▶ Steifigkeit des Geschwindigkeitsreglers (Dämpfung)▶ Geschwindigkeitsskalierung▶ Antriebsspitzenstrom (leitet sich aus der Antriebsbezeichnung ab)

Wenn zusätzliche Stromsollwertfilter parametriert sind oder ein großerTachofilter eingestellt ist, muss die Verstärkung Kp eventuell reduziertwerden.

Die proportionale Verstärkung ist für die Dynamik des Antriebs zuständig. Je größersie gewählt wird, desto schneller reagiert der Geschwindigkeitsregelkreis. Wird sie zuhoch gewählt, fängt der Geschwindigkeitsregelkreis zu schwingen an.

Nachstellzeit Tn

Der Parameter stellt die integrale Verstärkung des Geschwindigkeitsreglers ein (daherwird sie auch oft als Integratorzeitkonstante Ti bezeichnet). Die Einheit der Nachstell‐zeit Tn ist Millisekunden.

Der Parameterassistent setzt diesen Parameter automatisch beim Erstellen des Para‐metersatzes, wenn folgende Daten korrekt vorgegeben sind:▶ Steifigkeit des Geschwindigkeitsreglers (Dämpfung)

Wenn zusätzliche Stromsollwertfilter parametriert sind oder ein großerTachofilter eingestellt ist, muss die Nachstellzeit Tn eventuell vergrößertwerden.

Die Nachstellzeit sorgt dafür, dass im stationären Zustand bei konstantem Sollwert dieRegelabweichung zu Null wird. Je kleiner die Nachstellzeit gewählt wird, destogenauer ist die Geschwindigkeitsregelung. Wird sie zu klein gewählt, fängt derGeschwindigkeitsregelkreis an zu schwingen.

Filterzeit (Tachofilter)

Der Parameter gibt die Filterzeit für die aktuelle Geschwindigkeit (Tacho) in Millise‐kunden an. Wenn die Istdrehzahl verrauscht ist, kann sie durch den Filter geglättetwerden.

Ein typischer Wert für die Filterzeit ist 1 ms (bei 230 V Einspeisung) bzw. 3 ms (bei400 V Einspeisung). Um die Istdrehzahl stärker zu glätten, kann die Zeitkonstantevergrößert werden.

Reglerparameter W


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4.5 StromsollwertfilterSie können bis zu 4 Stromsollwertfilter parametrieren.

Filter 1–4

Der Parameter gibt den Typ des Filters an. Dieser wird über eine Auswahlliste gesetzt,in der zwischen „Kein Filter“, „Tiefpass 1. Ordnung“, „Tiefpass 2. Ordnung“ und „Band‐sperre“ gewählt werden kann.

Tiefpass 1./2. Ordnung

Ein Tiefpass wird eingesetzt, um Rauschen im Stromsollwert zu unterdrücken. DiesesRauschen entsteht z. B. durch eine verrauschte Geschwindigkeitserfassung. Mit demTiefpass können Verluste in Leistungsendstufe und Motor reduziert werden.

Sie können einen Tiefpass 1. Ordnung oder einen Tiefpass 2. Ordnung mit Butter‐worth-Charakteristik verwenden. Stellen Sie den Filter entsprechend ein und geben Siedie 3 dB-Grenzfrequenz des Filters an. Die Einheit ist Hertz.

Beachten Sie, dass ein Tiefpass im Stromsollwert die Dynamik der Drehmo‐mentausgabe reduziert. Deshalb müssen Sie eventuell die Reglerparameterfür den Geschwindigkeitsregler anpassen (Verstärkung reduzieren undNachstellzeit vergrößern).

Bandsperre

Eine Bandsperre wird eingesetzt um Resonanzfrequenzen, die durch die mechanischeKonstruktion der angetriebenen Maschine entstehen, zu unterdrücken.

Geben Sie die Mittenfrequenz der Bandsperre ein. Die Bandbreite wird automatischgesetzt. Die Einheit ist Hertz.

Beachten Sie, dass eine Bandsperre im Stromsollwert die Dynamik derStromregelung reduzieren kann. Deshalb müssen Sie eventuell die Regler‐parameter für den Geschwindigkeitsregler anpassen (Verstärkung redu‐zieren und Nachstellzeit vergrößern).

W Reglerparameter


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4.6 StromreglerÜber die Parameterseite „Stromregler“ werden die Strombegrenzung, der Haltestromund die Regelparameter eingestellt.

Iq-Max

Der Parameter gibt den maximalen drehmomentbildenden Strom (Iq) als Effektivwert inAmpere an. Iq-Max hat als obere Grenze die Spitzenströme von Motor und Leistungs‐endstufe.

Haltefunktion

Der Parameter gibt an ob ein Haltestrom verwendet wird. Der Haltestrom ist immerdann aktiv, wenn der Regler eingeschaltet ist aber kein Sollwert vorgegeben wird. DerHaltestrom soll den Motor im Stillstand in seiner Lage halten.

Der gewünschte Strom wird im Parameter „Haltestrom“ in Ampere angegeben.

Feldschwächung

Über diesen Parameter kann zusätzlich ein negativer Magnetisierungsstrom (Id) einge‐prägt werden, um das Magnetfeld elektrisch abzuschwächen. Dadurch kann der Motorhöhere Drehzahlen bei gleicher Spannungsversorgung erreichen.

Wird die Feldschwächung eingeschaltet, erscheinen die Parameter „Id-Max“ und„Begrenzung“ auf der Seite „Stromregler“:

Id-Max Der Parameter gibt den maximalen Magnetisierungsstrom alsEffektivwert in Ampere an.

Begrenzung Der Parameter gibt die Begrenzung im Stromregler für den Soll‐wert des Stroms an. Die Begrenzung wird als Effektivwert inAmpere angegeben. Die Begrenzung hat als obere Grenze dieSpitzenströme von Motor und Leistungsendstufe.

Außerdem erscheint die Reglerseite „Feldschwächung“ zur weiteren Parametrierung.

Reglerparameter W


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Bandbreite Stromregler

Der Strom wird über einen Zustandsregler geregelt. Die Dynamik des Zustandsreglerswird über seine Bandbreite in Hertz angegeben.

Ist die Bandbreite zu klein, hat der Stromregler eine zu geringe Dynamik, d. h. derStrom wird eher langsam eingeregelt. Wenn die Bandbreite zu groß ist, kann es zurInstabilität des Stromreglers kommen. In diesem Fall schaltet der Antrieb mit demFehler E45 „Kurzschluss Leistungsendstufe“ ab.

Ein typischer Wert für die Bandbreite ist 1500 Hz.

Wenn der Fehler E45 auftritt, muss die Bandbreite auf 1100 Hz oder ggf. bisauf 800 Hz abgesenkt werden.

Bandbreite Beobachter

Zur Bestimmung der Kommutierung wird ein Spannungsbeobachter eingesetzt. DieDynamik des Spannungsbeobachters wird über seine Bandbreite in Hertz vorgegeben.

Ist die Bandbreite zu klein, hat der Beobachter eine zu geringe Dynamik, d. h. dieSpannung wird eher langsam beobachtet. Wenn die Bandbreite zu groß ist, kann dieszur Instabilität des Beobachters führen. In diesem Fall schaltet der Antrieb mit demFehler E45 „Kurzschluss Leistungsendstufe“ ab.

Ein typischer Wert für die Bandbreite ist 2000 Hz.

Wenn der Fehler E45 auftritt, muss die Bandbreite auf 1500 Hz oder ggf.1100 Hz abgesenkt werden.

4.7 AnlaufIm unteren Drehzahlbereich kann die Kommutierung für die sensorlose Vektorregelungnicht bestimmt werden. Die Kommutierung wird erst ab einer bestimmten Ausgangs‐spannung bzw. Drehzahl berechnet. Daher muss der Motor mit einem gesteuertenVerfahren auf eine minimale Drehzahl beschleunigt werden, bevor er über SVCkontrolliert werden kann. Auch beim Bremsen kann der Motor nur solange drehzahlge‐regelt betrieben werden wie die Kommutierung berechnet werden kann. Daher wirdbeim Antreiben des Motors zwischen „Gesteuerter Bereich“ und „Geschwindigkeitsge‐regelter Bereich“ unterschieden.

W Reglerparameter


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Auf der Parameterseite „Anlauf“ wird das Verhalten des Antriebs im gesteuertenBereich definiert.

Anlaufstrom

Der Parameter gibt einen konstanten Strom als Effektivwert in Ampere an, der beimAnfahren eingeprägt wird. Der Anlaufstrom muss immer größer sein als der Beschleu‐nigungsstrom des Antriebs (mind. 120 %).

Reduzierung Anlaufstrom

Der Parameter gibt eine Reduzierung des Anlaufstroms in Prozent an.

Der Anlaufstrom sollte für Motoren mit hohem Losreißmoment reduziert werden, zumBeispiel Motoren mit Folienlagern.

Einschaltschwelle

Der Parameter gibt die Drehzahl in Umdrehungen pro Minute an, ab der die Kommutie‐rung bestimmt werden soll und die Regelkreise aktiviert werden. Der Wert kannanhand der ausgegebenen Spannung festgelegt werden (5 bis 10 % der Einspeise‐spannung sind für die Kommutierungsbestimmung notwendig).

Haltestrom

Im Stillstand darf der Antrieb die Kommutierung nicht verlieren. Deshalb wird ein Halte‐strom eingeprägt. Der Haltestrom sollte im Bereich von 5 – 25 % des Motornennstromsliegen.

Ausschaltschwelle

Sinkt der Drehzahlsollwert (N-Soll Regler) beim Bremsen unter diesen Wert, wird derMotor gesteuert heruntergebremst.

Der Parameter ist zurzeit schreibgeschützt, für die Ausschaltschwelle wird die in derEinschaltschwelle parametrierte Drehzahl übernommen.

Reglerparameter W


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Bremsstrom

Der Parameter gibt den Bremsstrom als Effektivwert in Ampere an. Dieser wirdwährend des gesteuerten Bremsens eingeprägt.

Bei hochinduktiven Motoren kann sich die Kommutierung verschieben, wenngroße Bremsmomente erreicht werden. In diesem Fall wird die Bremsverzö‐gerung automatisch reduziert, d. h. die Bremszeit kann sich verlängern.

4.8 FeldschwächungDie Parameterseite „Feldschwächung“ wird nur angezeigt, wenn die Feldschwächungim Stromregler eingeschaltet ist. Die Seite enthält zusätzliche Parameter zur Einstel‐lung des Feldschwächbereichs.

Busspannungsminima verwenden

Wenn das Kontrollkästchen aktiviert ist, wird die Busspannung vom DC-Zwischenkreisgeglättet. Somit werden Stromschwankungen im Feldschwächbereich reduziert.

Spannungsreserve

Der Parameter gibt eine Spannung als Effektivwert in Volt an, die als Reserve zurdynamischen Regelung im Feldschwächbereich verwendet wird.

Externes VP-Modul verwenden

Das Kontrollkästchen muss aktiviert werden, wenn ein externes VP-Modul (VoltageProtection Modul = Modul zur Begrenzung der Zwischenkreisspannung im Fehlerfall)verwendet wird.

W Reglerparameter


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ACHTUNGÜberspannung bei Drehzahlen > Nmax

Wenn Drehzahlen > Nmax gefahren werden, kann im Fehlerfall die Überspan‐nungsgrenze des Antriebsverstärkers erreicht werden und das Gerät wird zerstört.

Verwenden Sie ein externes VP-Modul, wenn Drehzahlen > Nmax gefahrenwerden sollen.

Reglerparameter W


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5 Beispiel für die Inbetriebnahme desMotorsIn den folgenden Abschnitten wird der Reglerabgleich für die Erstinbetriebnahme einesMotors Schritt für Schritt erläutert. Hierfür müssen Sie zunächst die Basisparametrie‐rung des SD2S mit dem Parameterassistenten vornehmen (siehe Kapitel 3 „Parame‐tersatz erstellen“, Seite 9).

Für den Reglerabgleich stehen Ihnen die Werkzeuge drive-setup-tool und Oscar zurVerfügung. Beide können über die drivemaster2-Oberfläche gestartet werden.

Aktivierung der Inbetriebnahme

➮ Um den Antrieb über das drive-setup-tool anzusteuern, aktivieren Sie die Schalt‐fläche „Inbetriebnahme“ und bestätigen Sie die folgende Abfrage mit „OK“.

Einstellungsdateien für Oscar

In den folgenden Beispielen werden vorgefertigte Einstellungsdateien für den Oscarverwendet. Diese Einstellungsdateien (Dateiendung *.OCf) finden Sie im Installations‐verzeichnis der drivemaster2-Software im Unterordner „SM_Ini“.

W Beispiel für die Inbetriebnahme des Motors


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5.1 Stromreglereinstellung prüfenDie Bandbreite des Stromreglers wird vom Parameterassistenten automatisch einge‐stellt. Um diese Einstellung zu prüfen, können Sie den Regler kurz aktivieren undoptional die Iststromkurve im Oscar aufnehmen.

5.1.1 Aktivierung des Reglers

➮ Aktivieren Sie den Regler kurzzeitig. Wenn der Fehler E45 „Kurzschluss Leis‐tungsendstufe“ nicht auftritt, ist der Stromregler korrekt parametriert.Wird der Fehler E45 „Kurzschluss Leistungsendstufe“ angezeigt, gehen Sie vorwie im Abschnitt 5.1.3 „Fehler E45“, Seite 29 beschrieben.

5.1.2 Stromkurve im OscarOptional können Sie die Stromkurve im Oscar aufzeichnen und damit die Motorpara‐metrierung zusätzlich prüfen.

Einstellungen im Oscar➮ Öffnen Sie den Oscar und wählen Sie über das Menü „Datei ÿ Einstellungen

laden“ die Datei „SVC_CurrentController.OCf“ aus. Damit werden die Triggerpara‐meter im Oscar für den Test eingestellt.

➮ Klicken Sie auf die Schaltfläche „Single Shot“. Dadurch wird die Aufzeichnungeinmalig mit dem Regler gestartet.

Einstellungen im drive-setup-tool➮ Nehmen Sie folgende Einstellungen im Bereich „Funktion“ vor:

─ Funktion = Geschwindigkeit - Absolute Werte─ Maximalstrom = halber Nennstrom des Motors

➮ Registerkarte „Stromsollwertfilter“: Deaktivieren Sie alle Filter für diesen Test.

Nach dem Test müssen die Stromsollwertfilter wieder aktiviert werden.

Aufzeichnung➮ Starten Sie den Test, indem Sie auf die Schaltfläche „Regler ein“ im drive-setup-

tool klicken. Ein zweiter Klick auf „Regler ein“ beendet die Aufnahme.Für eine Bandbreite des Stromreglers von 1500 Hz, ergibt sich ein Anstieg von1 ms.─ Die folgende Abbildung zeigt einen korrekt eingestellten Stromregler.

Beispiel für die Inbetriebnahme des Motors W


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─ In der folgenden Abbildung ist die tatsächliche Induktivität von Drossel undMotor größer als parametriert. Die Anstiegszeit ist daher größer als 1 ms undes tritt evt. Überschwingen auf.

─ In der folgenden Abbildung ist die tatsächliche Induktivität von Drossel undMotor kleiner als parametriert. Die Anstiegszeit ist daher kleiner als 1 ms undes tritt evt. Schwingen/Rauschen auf.

5.1.3 Fehler E45

Wenn der Regler während der Aktivierung den Fehler E45 „Kurzschluss Leistungsend‐stufe“ trotz korrekter Motordaten angezeigt hat, gehen Sie wie folgt vor:➮ Öffnen Sie die Seite „Parameter ÿ Regler ÿ Stromregler“ in der drivemaster2-

Software.➮ Reduzieren Sie die Bandbreite von Stromregler und Beobachter schrittweise um

ca. −25 % (d. h. im ersten Schritt: Stromregler 1500 Hz → 1100 Hz, Beobachter2000 Hz → 1500 Hz).

➮ Laden Sie die Parameter nach jeder Änderung mit der Schaltfläche in denRegler und aktivieren Sie diesen kurz. Wenn der Regler nach Aktivierung denFehler E45 nicht mehr anzeigt, ist der Stromregler korrekt eingestellt.

5.2 Rampen prüfenDie Rampenzeiten finden Sie in drivemaster2 unter „Parameter ÿ Regler ÿ Dreh‐zahlsollwerte“. Sie wurden von der Software entsprechend der Geschwindigkeitsskalie‐rung des Messsystems eingestellt.➮ Prüfen Sie, ob die Rampenzeiten zu Ihrer Anwendung passen. Ist dies nicht der

Fall, passen Sie die Parameter entsprechend an und laden Sie die neuen Werte

über die Schaltfläche in den Antrieb.



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5.3 Drehrichtung prüfen

Die tatsächliche Drehrichtung des Motors muss mit der Dreh‐richtungsangabe auf der Seite „Drehzahlsollwerte“ in drive‐master2 übereinstimmen. Ist dies nicht der Fall, müssen zweiMotorphasen getauscht werden.

Prüfen Sie die Drehrichtung mit Hilfe des drive-setup-tool:➮ Nehmen Sie folgende Einstellungen im Bereich „Funktion“ vor:

─ Funktion = Geschwindigkeit - Absolute Werte─ Maximalstrom = Nennstrom des Motors─ Sollgeschwindigkeit = 15 % der Nenndrehzahl des Motors

➮ Starten Sie den Test, indem Sie auf die Schaltfläche „Regler ein“ klicken und danndie Schaltfläche „Start“ aktivieren.

➮ Prüfen Sie, ob die Drehrichtung des Motors der Parametrierung entspricht.

Wenn der Fehler E44 „Kommutierung verloren“ hierbei angezeigt wird, sinddie Motorparameter „Drehmomentkonstante“ und „Massenträgheitsmoment“falsch oder die Bandbreite des Winkelreglers ist zu groß.

➮ Beenden Sie den Test mit einem zweiten Klick auf „Start“ und „Regler ein“.➮ Entsprach die Drehrichtung des Motors während des Tests nicht der Parametrie‐

rung, müssen Sie zwei Motorphasen tauschen.

5.4 Anlaufstrom optimierenDer Anlaufstrom muss immer größer als der Beschleunigungsstrom sein. Um den opti‐malen Anlaufstrom einzustellen, wird zunächst der Beschleunigungsstrom mit demOscar ermittelt.


laden“ die Datei „SVC_Profile.OCf“ aus. Damit werden die Triggerparameter imOscar für den Test eingestellt.



─ Funktion = Geschwindigkeit - Absolute Werte─ Maximalstrom = Spitzenstrom des Motors─ Sollgeschwindigkeit = 25 % der Motornenndrehzahl

Aufzeichnung➮ Starten Sie den Test, indem Sie auf die Schaltfläche „Regler ein“ klicken und dann

die Schaltfläche „Start“ im drive-setup-tool aktivieren.➮ Beenden Sie den Betrieb, wenn die eingestellte Drehzahl erreicht wurde. (Klicken

Sie hierfür ein zweites Mal auf „Start“ und wenn Drehzahl Null erreicht ist auf„Regler ein“.)



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➮ Lesen Sie nun den Beschleunigungsstrom in der vom Oscar generierten Iststrom‐kurve ab. Klicken Sie dafür auf Kanal „CH4“, um die Skalierung für den Iststromanzuzeigen.

➮ Öffnen Sie die Seite „Parameter ÿ Regler ÿ Anlauf“ in der drivemaster2-Soft‐ware und stellen Sie den Parameter „Anlaufstrom“ auf mind. 120 % des Beschleu‐nigungsstroms ein.

➮ Laden Sie die Parameter mit der Schaltfläche in den Antrieb.

5.5 Einschaltschwelle optimierenDie Einschaltschwelle sollte bei einer Drehzahl liegen, bei der die Motorspannung 5 bis10 % der Einspeisespannung vom angeschlossenen SD2S beträgt:▶ Einspeisespannung = 230 Veff → Schwellspannung = 15 Veff▶ Einspeisespannung = 400 Veff → Schwellspannung = 30 Veff

Die Einschaltschwelle kann entweder berechnet werden oder im Oscar ausgemessenwerden.

5.5.1 Einschaltschwelle berechnenBerechnen Sie die Einschaltschwelle anhand der folgenden Formel:

Einschaltschwelle =Einspeisespannung × 5 %

Spannungskonstante

Beispiel:▶ Einspeisung = 400 Veff▶ Spannungskonstante = 10 Veff / (1000 U/min)

n =400 V × 5 % eff

10 Veff / (1000 U/min)

= 2 × 1000 U/min

= 2000 U/min

Die Einschaltschwelle n liegt bei 2000 U/min.



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5.5.2 Einschaltschwelle ausmessen

Um die Einschaltschwelle zu ermitteln, benötigen Sie folgende Konfiguration:


laden“ die Datei „SVC_StartThreshold.OCf“ aus. Damit werden die Triggerpara‐meter im Oscar für den Test eingestellt.



─ Funktion = Geschwindigkeit - Absolute Werte─ Maximalstrom = Spitzenstrom des Motors─ Sollgeschwindigkeit = 25 % der Motornenndrehzahl


die Schaltfläche „Start“ im drive-setup-tool aktivieren.➮ Beenden Sie den Betrieb, wenn die eingestellte Drehzahl erreicht wurde. (Klicken

Sie hierfür ein zweites Mal auf „Start“ und wenn Drehzahl Null erreicht ist auf„Regler ein“.)

➮ Lesen Sie nun die Einschaltschwelle in der vom Oscar generierten Istdrehzahl‐kurve ab. Klicken Sie dafür auf den Kanal „CH4“, um die Skalierung für die Span‐nung anzuzeigen. Führen Sie dann den Mauszeiger auf den Punkt, an dem dieSpannungskurve 15 bzw. 30 Veff erreicht hat. Der entsprechende Drehzahlwertwird im Kurvenbereich bei N-Ist angezeigt.

➮ Öffnen Sie die Seite „Parameter ÿ Regler ÿ Anlauf“ in der drivemaster2-Soft‐ware und tragen Sie den abgelesenen Wert in den Parameter „Einschaltschwelle“ein.Die parametrierte Minimaldrehzahl sollte mindestens dem Wert der Einschalt‐schwelle entsprechen, damit der Motor nur kurzzeitig im gesteuerten Bereichgefahren wird (siehe „Parameter ÿ Drehzahlsollwerte ÿ Min. Begrenzung“).

➮ Laden Sie die Parameter mit der Schaltfläche in den Antrieb.



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➮ Nehmen Sie eine zweite Kurve im Oscar auf, um die Einschaltschwelle zu prüfen.

5.6 Tachofilter optimierenDer Drehzahlistwert sollte nicht mehr als 0,2 % Rauschen bezogen auf die Spitzen‐drehzahl aufweisen. Ist das Rauschen zu groß, können Sie die Filterzeit des Tachofil‐ters vergrößern.

Zur Prüfung des Drehzahlistwertes können Sie die in Abschnitt 5.5 „Einschaltschwelleoptimieren“, Seite 31 erzeugte Oscar-Kurve verwenden:➮ Klicken Sie auf Kanal „CH2“, um die Skalierung für die Drehzahl anzuzeigen.➮ Zoomen Sie auf die Kurve N-Ist und prüfen Sie ob das Rauschen 2 % der Spitzen‐

drehzahl Ihres Motors übersteigt. Ist dies der Fall, öffnen Sie die Seite „Parameterÿ Regler ÿ Geschwindigkeitsregler“ in der drivemaster2-Software und erhöhenSie den Parameter „Filterzeit“ schrittweise.Typische Werte für die Filterzeit sind 1 bis 5 ms.

➮ Laden Sie die Parameter nach jeder Änderung mit der Schaltfläche in denAntrieb und nehmen Sie eine neue Oscar-Kurve auf bis das Rauschen entspre‐chend nachgelassen hat.

5.7 Geschwindigkeitsregler optimierenDie Parameter des Geschwindigkeitsreglers werden vom Parameterassistenten auto‐matisch eingestellt. Die Parametrierung kann für den Betrieb aber noch optimiertwerden. Dafür benötigen Sie folgende Konfiguration:


laden“ die Datei „SVC_SpeedController.OCf“ aus. Damit werden die Triggerpara‐meter im Oscar für den Test eingestellt.

➮ Klicken Sie auf die Schaltfläche „Normal Mode“, um den Trigger zu aktivieren. Nunwird bei jedem Betriebsstart über das drive-setup-tool eine neue Aufzeichnunggestartet.




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─ Funktion = Geschwindigkeit - Reversierfunktion─ Maximalstrom = Spitzenstrom des Motors─ V1 = 15 % der Spitzendrehzahl des Motors─ V2 = 30 % der Spitzendrehzahl des Motors─ tp = 0 ms─ t1 = 50 % der parametrierten Rampenzeit─ t2 = 50 % der parametrierten Rampenzeit

➮ Wählen Sie den Reiter „Geschwindigkeitsregler“ und stellen Sie folgende Werteein:─ Verstärkung = 20 % des aktuell angegebenen Wertes─ Nachstellzeit Tn = 200 ms


die Schaltfläche „Start“ im drive-setup-tool aktivieren.

Rauschen des Sollstroms➮ Klicken Sie auf Kanal „CH3“, um die Skalierung für den Sollstrom anzuzeigen.

Zoomen Sie dann auf die im Oscar generierte Sollstromkurve und prüfen Sie, obdas Rauschen mindestens 2 % des Motornennstroms ist.

─ Ist das Rauschen kleiner 2 % des Motornennstroms, erhöhen Sie die Verstär‐kung Kp im drive-setup-tool um 50 %. Wiederholen Sie diesen Schritt ggf.

Die im drive-setup-tool geänderten Werte nach Bestätigung mit ENTERsofort für den Betrieb übernommen.



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Zweites Überschwingen des Sollstroms➮ Prüfen Sie nun, ob ein zweites Überschwingen der Sollstromkurve wie in der

folgenden Abbildung erkennbar ist.

─ Wenn kein zweites Überschwingen erkennbar ist, reduzieren Sie die Nachst‐ellzeit Tn im drive-setup-tool um 30 %. Wiederholen Sie diesen Schritt ggf. bisein zweites Überschwingen erkennbar ist.

─ Wenn ein zweites Überschwingen erkennbar ist, erhöhen Sie die NachstellzeitTn im drive-setup-tool um 50 %.

➮ Laden Sie die Parameter mit der Schaltfläche im drive-setup-tool in denRegler.

➮ Beenden Sie die Inbetriebnahme mit dem drive-setup-tool. (Klicken Sie „Start ÿRegler ein (bei Drehzahl Null) ÿ Inbetriebnahme“.)



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6 FehlerbehandlungFolgende Probleme können bei der Inbetriebnahme entstehen:

Code Beschreibung Mögliche Ursache Abhilfe

– Drehrichtung Spindel/Motor falsch Motorphasen falsch verdrahtet Verdrahtung der Motorphasen (U, V,W) nach Datenblatt korrigieren

Software: Drehrichtungsbit falschgesetzt

Drehrichtung (CW/CCW) in drive‐master2 ändern (Parameterseite„Drehzahlsollwerte“)

Software: Digitaler Eingang„Geschwindigkeitsrichtung“ istgesetzt

digitalen Eingang „Geschwindig‐keitsrichtung“ korrigieren

analoger Geschwindigkeitssollwertfalsch

analogen Geschwindigkeitssollwertkorrigieren

Software: analoger Geschwindig‐keitssollwert invertiert

analoger Geschwindigkeitssollwert:Parameter „Inverter“ korrigieren(Parameterseite „AnalogeEingänge“)

E31 Drehzahlfehler zu groß Software: Einstellungen für FehlerE31 falsch

Parameter „E31 - Abschaltschwelle“anpassen (Parameterseite „Fehler“)

Motorphasen falsch verdrahtet Verdrahtung der Motorphasen (U, V,W) nach Datenblatt korrigieren

E34 Netzteilladeüberwachung -> Haupt‐spannung zu niedrig

Beim Einschalten steht SAFETY an. Sicherstellen, dass SAFETY vordem Einschalten des Gerätes ausist.

E41 Motorphase fehlt Mindestens eine Motorphase istnicht angeschlossen.

Motoranschlüsse und Motorkabelüberprüfen

E44−1 EMK-Überwachung hat ausgelöst. Software: Spannungskonstante zugroß parametriert

Spannungskonstante verkleinern(Parameterseite „Motor“)

Fehler beim Setzen (Motor kipptweg)

Einstellungen für das Setzen indrivemaster2 überprüfen (Parame‐terseite „Motormesssystem“)

Software: Anlaufstrom zu kleineingestellt (Motor kippt weg)

Anlaufstrom vergrößern (Parameter‐seite „Anlauf“)

Software: Tachofilter falsch einge‐stellt (Motor kippt weg)

Filterzeit ändern (Parameterseite„Geschwindigkeitsregler“)

Software: Bandbreite Winkelreglerfalsch eingestellt (Motor kippt weg)

Bandbreite ändern (Parameterseite„Messsystem“)

E44−5 Untergeschwindigkeit Last zu groß Last verringern

E45 Kurzschluss Leistungsendstufe Leistungsendstufe defekt Leistungsendstufe ohne Motorkabeleinschalten1. Fehler E41 erscheint:

Leistungsendstufe in Ordnung →Motorkabel oder Motor defekt

2. Fehler E45 erscheint weiterhin:Leistungsendstufe defekt →Gerät zur Reparatur anSIEB & MEYER schicken

Software: Motorparameter falsch Motorparameter „Statorwiderstand“und „Statorinduktivität“ korrigieren(Parameterseite „Motor“)

Software: Bandbreite des Stromreg‐lers zu groß

Bandbreiten für Stromregler undBeobachter korrigieren (Parameter‐seite „Stromregler“)

– Motor schwingt Drehzahlregler nicht abgeglichen Kp und Tn im Drehzahlreglereinstellen (siehe Abschnitt 5.7„Geschwindigkeitsregler optimieren“,Seite 33).

W Fehlerbehandlung


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Code Beschreibung Mögliche Ursache Abhilfe

– Digitale Ein-/Ausgänge funktionierennicht.

Spannungsversorgung der Ein-/Ausgänge fehlt.

Stecker X15, Pin 9 an 24 Vanschließen

– Analoge Ausgänge funktionierennicht.

Analoge Ausgänge sind überlastet. Sicherstellen, dass analogeAusgänge mit max. 1 mA belastetwerden.

Fehlerbehandlung W


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sd2s einstellanleitung - sieb & meyersd2s einstellanleitung - sensorlose vektorregelung (svc) 13...

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