Специализированные преобразователи частоты для кранов и грузоподъемных механизмов INVT Goodrive20-09 (GD20-09)

Общее описание

INVT Goodrive20-09 (GD20-09) — специализированная серия преобразователей частоты, разработанная для управления асинхронными электродвигателями кранов, электрических тельферов и других грузоподъемных механизмов.

Серия создана с учетом особенностей крановой нагрузки: высокого пускового момента, частых запусков и реверсов, необходимости надежного управления механическим тормозом, работы на малых скоростях и повторно-кратковременного режима. GD20-09 представляет собой преобразователь с бездатчиковым векторным управлением SVC, специализированной тормозной логикой и встроенными функциями для подъемной техники. Диапазон мощности — 0,75–37 кВт, питание — 3-фазное 380–440 В AC. Invt

Серия ориентирована прежде всего на:

• электрические тельферы;
• краны европейского типа;
• мостовые краны;
• козловые краны;
• небольшие портальные краны;
• кран-балки;
• механизмы подъема;
• механизмы передвижения;
• лебедки;
• приводы с двигателями с коническим ротором. Invt

Основные преимущества GD20-09

• специализированная серия именно для грузоподъемной техники;
• мощность 0,75–37 кВт;
• питание AC 3PH 380 В −15%…440 В +10%;
• управление SVC;
• диапазон регулирования скорости 1:200;
• точность скорости ±0,2%;
• стартовый момент 150% при 0,25 Гц;
• быстрый отклик по моменту;
• встроенный тормозной блок во всей серии;
• специализированная логика механического тормоза;
• проверка момента перед отпусканием тормоза;
• выбор направления запуска;
• логика тормоза при FWD/REV;
• крановые прикладные макросы;
• пользовательские макросы;
• поддержка двигателя с коническим ротором;
• контроль провисания / состояния нагрузки в составе крановой логики;
• функции ограничения хода;
• контроль нулевого положения;
• ускорение при малой нагрузке;
• защита двигателя от перегрева;
• Modbus;
• 8 дискретных входов;
• 3 релейных выхода;
• PT100 для моделей от 5,5 кВт;
• встроенный DC-реактор от 18,5 кВт;
• EMC C3 для соответствующих конфигураций;
• возможность достижения C2 внешним фильтром;
• более 30 функций защиты;
• IP20. Invt

Диапазон мощности и питания

Параметр	Значение
Серия	Goodrive20-09 / GD20-09
Назначение	Краны, тельферы, грузоподъемные механизмы
Тип двигателя	Асинхронный двигатель
Питание	3-фазное AC
Номинальное напряжение	380 В
Допустимый диапазон	380 В −15%…440 В +10%
Частота сети	50/60 Гц
Допустимый диапазон частоты сети	47–63 Гц
Диапазон мощности	0,75–37 кВт
Выходная частота	0–150 Гц
Степень защиты	IP20
Охлаждение	Принудительное воздушное

Основные технические характеристики

Параметр	Характеристика
Метод управления	SVPWM / SVC
Бездатчиковое векторное управление	Да
Диапазон регулирования скорости	1:200
Точность регулирования скорости	±0,2%
Колебание скорости	±0,3%
Отклик по моменту	<20 мс
Точность управления моментом	10%
Пусковой момент	150% при 0,25 Гц
Режим нагрузки	Постоянный момент, G
Рабочий режим	Соответствует требованиям S3
AVR	Есть
Многоскоростное управление	Есть
Modbus	Есть
Встроенный тормозной блок	Во всей серии
DC-реактор	Встроенный от 18,5 кВт
Степень защиты	IP20
Температура	−10…+50 °C
Высота установки	До 1000 м без снижения мощности

При температуре выше +40 °C требуется снижение мощности. При высоте более 1000 м мощность снижается приблизительно на 1% на каждые дополнительные 100 м. Invt

Тормозная способность

Для GD20-09 указана повышенная тормозная способность:

Режим	Допустимое значение
Продолжительно	100%
1 минута	120%
10 секунд	170%

Это особенно важно для подъемных приводов, где двигатель регулярно переходит в генераторный режим при опускании груза и торможении. Invt

Модельный ряд GD20-09

Модель	Мощность, кВт	Входной ток, А	Выходной ток, А
GD20-09-0R7G-4-B	0,75	3,4	2,5
GD20-09-1R5G-4-B	1,5	5,0	4,2
GD20-09-2R2G-4-B	2,2	5,8	5,5
GD20-09-004G-4-B	4,0	13,5	9,5
GD20-09-5R5G-4-B	5,5	19,5	14
GD20-09-7R5G-4-B	7,5	25	18,5
GD20-09-011G-4-B	11	32	25
GD20-09-015G-4-B	15	40	32
GD20-09-018G-4-B	18,5	47	38
GD20-09-022G-4-B	22	51	45
GD20-09-030G-4-B	30	70	60
GD20-09-037G-4-B	37	80	75

Расшифровка обозначения

Пример:

GD20-09-2R2G-4-B

• GD20-09 — специализированная серия для подъемных механизмов;
• 2R2 — мощность 2,2 кВт;
• G — нагрузка с постоянным крутящим моментом;
• 4 — класс напряжения 380–440 В;
• B — встроенный тормозной блок. Invt

Для обозначения мощности:

• 0R7 = 0,75 кВт;
• 1R5 = 1,5 кВт;
• 2R2 = 2,2 кВт;
• 5R5 = 5,5 кВт;
• 7R5 = 7,5 кВт;
• 011 = 11 кВт;
• 015 = 15 кВт;
• 018 = 18,5 кВт;
• 022 = 22 кВт;
• 030 = 30 кВт;
• 037 = 37 кВт.

Специализированная логика механического тормоза

Одна из ключевых особенностей GD20-09 — алгоритм управления механическим тормозом.

Перед отпусканием тормоза преобразователь проверяет, сформировал ли двигатель необходимый крутящий момент. Только после этого формируется команда на отпускание тормоза.

Это позволяет:

• уменьшить риск самопроизвольного движения груза;
• снизить проседание крюка;
• уменьшить рывок при запуске;
• обеспечить более плавный переход от удержания к движению;
• повысить безопасность подъемной системы. Invt

Выбор направления и работа тормоза при реверсе

GD20-09 поддерживает:

• выбор направления запуска;
• прямое вращение FWD;
• обратное вращение REV;
• выбор логики механического тормоза при переключении направления.

Это важно для механизмов, которые постоянно работают в цикле:

подъем → остановка → опускание → остановка → реверс. Invt

Крановые прикладные макросы

В GD20-09 предусмотрены встроенные application macros для типовых подъемных механизмов.

Они позволяют быстрее настроить привод под:

• подъем;
• передвижение тележки;
• передвижение моста;
• тельфер;
• другие типовые крановые механизмы.

Также поддерживаются пользовательские макросы, позволяющие сохранить собственную конфигурацию параметров. Invt

Управление двигателем с коническим ротором

GD20-09 имеет отдельную функцию управления двигателями с коническим ротором.

Преобразователь регулирует магнитный поток с учетом особенностей такого двигателя, обеспечивая:

• быстрое отпускание тормоза;
• быстрое срабатывание тормоза;
• более стабильную последовательность запуска;
• упрощенную настройку;
• повышение безопасности подъемного механизма. Invt

Проверка крутящего момента

Функция Torque Verification используется перед отпусканием механического тормоза.

Привод контролирует способность двигателя создать необходимый момент и только после этого разрешает движение.

Функция особенно важна для:

• вертикального подъема;
• лебедок;
• тельферов;
• механизмов с подвешенным грузом.

Обратная связь по тормозу

В специализированном функционале серии предусмотрена возможность работы с сигналом состояния тормоза.

Это позволяет использовать контроль:

• отпущен ли тормоз;
• замкнут ли тормоз;
• соответствует ли его состояние команде привода.

Контроль нулевого положения

GD20-09 содержит функцию Zero Position Detection.

Она может использоваться в составе логики подъемного механизма для определения заданного исходного или нулевого состояния.

Ограничение хода

Функция Travel Limit предназначена для работы с ограничениями движения крана или механизма.

Может использоваться для:

• верхнего ограничения крюка;
• нижнего ограничения;
• конечного положения тележки;
• конечного положения моста.

Специализированные функции ограничения хода прямо относятся INVT к крановой логике GD20-09. Invt

Ускорение при малой нагрузке

Для серии предусмотрена функция Light-load Speed Boost — повышение скорости при небольшой нагрузке.

При пустом крюке или небольшом грузе механизм может работать быстрее, чем при номинальной нагрузке, в пределах настроенных ограничений.

Это позволяет:

• уменьшить время холостого цикла;
• ускорить возврат крюка;
• повысить производительность крана. Invt

Защита двигателя от перегрева

GD20-09 поддерживает температурную защиту двигателя.

На моделях 5,5 кВт и выше аналоговый вход AI2 может быть переключен для работы с PT100. Кроме того, два дискретных входа поддерживают PTC, с уровнем срабатывания около 2,5 кОм. Invt

Аналоговый вход

Предусмотрен один аналоговый вход:

AI2

Поддерживает:

• 0–10 В;
• 0–20 мА.

Для моделей 5,5 кВт и выше:

• AI2 может использоваться как вход PT100;
• выбор AI/PT100 выполняется DIP-переключателем. Invt

Дискретные входы

GD20-09 имеет 8 стандартных дискретных входов.

Характеристики:

• максимальная частота стандартного входа — 1 кГц;
• два входа поддерживают PTC;
• поддерживается внутреннее питание 24 В;
• поддерживается внешнее питание 24–48 В DC;
• поддерживаются NPN и PNP подключения;
• входы являются двунаправленными. Invt

Релейные выходы

Предусмотрено 3 программируемых релейных выхода.

Коммутационная способность:

• 3 А / 250 В AC;
• 1 А / 30 В DC. Invt

Релейные выходы могут использоваться для:

• управления тормозом;
• сигнализации;
• контакторов;
• передачи состояния работы;
• аварийных сигналов.

Задание скорости

GD20-09 поддерживает:

• цифровое задание;
• аналоговое задание;
• многоскоростной режим;
• Modbus;
• комбинирование различных каналов;
• переключение между каналами задания. Invt

Многоскоростное управление

Серия имеет специализированный для GD20-09 graded multi-step speed.

Функция позволяет формировать несколько заданных скоростей для:

• медленного позиционирования;
• основной рабочей скорости;
• повышенной скорости;
• различных стадий движения крана. Invt

AVR

Функция Automatic Voltage Regulation помогает поддерживать выходное напряжение при изменении напряжения питающей сети. Invt

Встроенный тормозной блок

Все модели GD20-09 от 0,75 до 37 кВт имеют встроенный тормозной блок. Invt

Для работы в динамическом тормозном режиме к нему подключается внешний тормозной резистор.

Важно различать:

• тормозной блок — электронная силовая часть внутри ПЧ;
• тормозной резистор — внешний элемент, рассеивающий энергию торможения.

Как подбирать тормозной резистор

Для крана тормозной резистор нельзя выбирать только по мощности двигателя.

Необходимо учитывать:

1. массу груза;
2. мощность двигателя;
3. скорость подъема;
4. скорость опускания;
5. время торможения;
6. количество торможений в час;
7. продолжительность рабочего цикла;
8. момент инерции;
9. режим S3;
10. горизонтальный или вертикальный механизм.

Для вертикального подъема требования к тормозному резистору обычно существенно выше, чем для горизонтального перемещения.

Встроенный DC-реактор

Для моделей мощностью 18,5 кВт и выше в GD20-09 предусмотрен встроенный DC-реактор. Invt

Он помогает:

• уменьшать токовые гармоники;
• снижать воздействие на питающую сеть;
• повышать устойчивость DC-шины;
• улучшать условия работы силовой части.

EMC

Для моделей 5,5 кВт и выше класса 380 В возможно соответствие IEC 61800-3 C3 посредством соответствующей конфигурации перемычки J10.

Для остальных мощностей C3 достигается использованием внешнего EMC-фильтра.

Для всей серии возможно достижение C2 при установке соответствующего внешнего фильтра. Invt

Входные и выходные реакторы

Для всей серии доступны внешние входные и выходные реакторы.

Модель GD20-09	Входной реактор	Выходной реактор
0R7G-4-B	ACL2-1R5-4	OCL2-1R5-4
1R5G-4-B	ACL2-1R5-4	OCL2-1R5-4
2R2G-4-B	ACL2-2R2-4	OCL2-2R2-4
004G-4-B	ACL2-004-4	OCL2-004-4
5R5G-4-B	ACL2-5R5-4	OCL2-5R5-4
7R5G-4-B	ACL2-7R5-4	OCL2-7R5-4
011G-4-B	ACL2-011-4	OCL2-011-4
015G-4-B	ACL2-015-4	OCL2-015-4
018G-4-B	ACL2-018-4	OCL2-018-4
022G-4-B	ACL2-022-4	OCL2-022-4
030G-4-B	ACL2-037-4	OCL2-037-4
037G-4-B	ACL2-037-4	OCL2-037-4

Габаритные размеры — настенный монтаж

Модель	Ш×В×Г, мм	Монтажные размеры, мм	Отверстие
GD20-09-0R7G-4-B	80 × 185 × 140,5	60 × 175	Ø5
GD20-09-1R5G-4-B	80 × 185 × 140,5	60 × 175	Ø5
GD20-09-2R2G-4-B	80 × 185 × 140,5	60 × 175	Ø5
GD20-09-004G-4-B	80 × 185 × 140,5	60 × 175	Ø5
GD20-09-5R5G-4-B	126 × 186 × 170	115 × 175	Ø5
GD20-09-7R5G-4-B	146 × 256 × 167	131 × 243,5	Ø6
GD20-09-011G-4-B	170 × 320 × 196,3	151 × 303,5	Ø6
GD20-09-015G-4-B	170 × 320 × 196,3	151 × 303,5	Ø6
GD20-09-018G-4-B	200 × 340,6 × 184,6	185 × 328,6	Ø6
GD20-09-022G-4-B	200 × 340,6 × 184,6	185 × 328,6	Ø6
GD20-09-030G-4-B	250 × 400 × 202	230 × 380	Ø6
GD20-09-037G-4-B	250 × 400 × 202	230 × 380	Ø6

Монтаж на DIN-рейку

Для моделей 0,75–4 кВт предусмотрен монтаж на DIN-рейку.

Эти модели имеют одинаковый корпус:

80 × 185 × 140,5 мм. Invt

Фланцевый монтаж

Для моделей 5,5–37 кВт предусмотрено фланцевое исполнение/монтаж с дополнительной монтажной пластиной.

Это позволяет вынести радиатор и часть тепловыделяющих элементов за пределы шкафа и уменьшить тепловую нагрузку внутри электрощита. Фланцевая монтажная пластина является опцией. Invt

Защитные функции

GD20-09 имеет более 30 защитных функций, включая:

• перегрузку по току;
• перенапряжение;
• пониженное напряжение;
• перегрев;
• потерю фазы;
• недогрузку;
• перегрузку;
• тепловую защиту двигателя;
• аварийные состояния привода. Invt

Области применения

Электрические тельферы

• канатные тельферы;
• электрические тали;
• подъемные монорельсовые механизмы.

Мостовые краны

• главный подъем;
• вспомогательный подъем;
• передвижение тележки;
• передвижение моста.

Кран-балки

• подъем;
• опускание;
• продольное перемещение;
• поперечное перемещение.

Козловые и портальные краны

• небольшой и средний подъем;
• тележка;
• передвижение портала.

Краны европейского типа

GD20-09 специально позиционируется INVT для European-style cranes, где требуется компактный привод, развитая тормозная логика и управление двигателем с коническим ротором.

Как выбрать GD20-09

При подборе необходимо учитывать:

1. мощность двигателя;
2. номинальный ток двигателя;
3. напряжение двигателя;
4. тип механизма;
5. массу груза;
6. грузоподъемность;
7. передаточное отношение редуктора;
8. скорость подъема;
9. скорость опускания;
10. минимальную скорость;
11. режим работы S3;
12. продолжительность включения;
13. количество пусков в час;
14. число реверсов;
15. требуемый стартовый момент;
16. характеристику механического тормоза;
17. необходимость тормозного резистора;
18. мощность тормозного резистора;
19. минимально допустимое сопротивление резистора;
20. время торможения;
21. тип двигателя;
22. наличие двигателя с коническим ротором;
23. наличие PT100/PTC;
24. Modbus;
25. конечные выключатели;
26. условия установки;
27. температуру;
28. высоту над уровнем моря.

Основным критерием выбора должен быть не только показатель мощности двигателя в кВт. Для грузоподъемного механизма необходимо обязательно проверять номинальный ток двигателя, цикл S3, перегрузку, требуемый момент и тормозную способность.

Рекомендация по мощности

Мощность двигателя	Базовая модель
0,75 кВт	GD20-09-0R7G-4-B
1,5 кВт	GD20-09-1R5G-4-B
2,2 кВт	GD20-09-2R2G-4-B
4 кВт	GD20-09-004G-4-B
5,5 кВт	GD20-09-5R5G-4-B
7,5 кВт	GD20-09-7R5G-4-B
11 кВт	GD20-09-011G-4-B
15 кВт	GD20-09-015G-4-B
18,5 кВт	GD20-09-018G-4-B
22 кВт	GD20-09-022G-4-B
30 кВт	GD20-09-030G-4-B
37 кВт	GD20-09-037G-4-B

Подбор по типу механизма

Главный подъем

Особое внимание необходимо уделять:

• моменту при малой скорости;
• механическому тормозу;
• тормозному резистору;
• режиму S3;
• числу пусков;
• скорости опускания;
• тормозной способности.

Тележка

Важны:

• плавный разгон;
• плавная остановка;
• реверс;
• концевые выключатели;
• уменьшение раскачивания груза.

Передвижение моста

Необходимо учитывать:

• количество двигателей;
• одновременное управление;
• ток каждого двигателя;
• синхронность движения;
• механическую нагрузку.

Электрическая таль

GD20-09 особенно подходит для компактных тельферных систем благодаря:

• небольшому корпусу;
• встроенному тормозному блоку;
• крановым макросам;
• поддержке конического двигателя;
• встроенной тормозной логике.

Отличие GD20-09 от обычного GD20

GD20 — компактный общепромышленный преобразователь частоты.

GD20-09 — специализированный крановый привод.

Основные дополнительные возможности GD20-09:

• специальная тормозная логика;
• проверка крутящего момента;
• обратная связь тормоза;
• контроль нулевого положения;
• ограничения хода;
• ускорение при малой нагрузке;
• управление двигателем с коническим ротором;
• крановые макросы;
• режим S3;
• встроенный тормозной блок во всей линейке;
• более развитые входы/выходы для крановой автоматики.

Отличие GD20-09 от GD350-19

GD20-09 рекомендуется для сравнительно компактных и средних крановых механизмов мощностью 0,75–37 кВт.

GD350-19 предназначен для более сложных и мощных крановых систем, где могут требоваться:

• энкодер;
• замкнутое векторное управление;
• Zero Servo;
• Master/Slave;
• более сложное управление моментом;
• тяжелый главный подъем;
• большая мощность.

Для электрических тельферов, небольших мостовых и козловых кранов GD20-09 является более компактным и специализированным решением.

Комплектующие и дополнительные принадлежности

Для системы GD20-09 могут применяться:

• тормозные резисторы;
• входные реакторы;
• выходные реакторы;
• EMC-фильтры C2/C3;
• автоматические выключатели;
• предохранители;
• контакторы;
• внешняя управляющая аппаратура;
• датчики температуры;
• конечные выключатели.

Сертификация и соответствие

Оборудование соответствует требованиям:

ТР ТС 004/2011 «О безопасности низковольтного оборудования»

ТР ТС 020/2011 «Электромагнитная совместимость технических средств»

Преимущества INVT GD20-09

• специально разработан для подъемной техники;
• 0,75–37 кВт;
• 3×380–440 В;
• SVC;
• диапазон скорости 1:200;
• точность ±0,2%;
• стартовый момент 150% при 0,25 Гц;
• встроенный тормозной блок всей серии;
• тормозная способность до 170% кратковременно;
• DC-реактор от 18,5 кВт;
• проверка крутящего момента;
• логика механического тормоза;
• FWD/REV;
• двигатель с коническим ротором;
• крановые макросы;
• пользовательские макросы;
• ограничения хода;
• ускорение при малой нагрузке;
• PT100/PTC;
• 8 цифровых входов;
• 3 релейных выхода;
• Modbus;
• более 30 защит;
• C3/C2 EMC;
• настенный монтаж;
• DIN-рейка 0,75–4 кВт;
• фланцевый монтаж 5,5–37 кВт;
• компактные габариты;
• IP20.