Siemens 6SN1145-1BA02-0CA0 — SIMODRIVE 611 Входной / Рекуперативный модуль, 36/47 кВт, замкнутое регулирование

Модуль питания другого типа

Большинство входных модулей для сервоприводов делают одно: берут энергию из сети и подают ее на шину постоянного тока. Модуль 6SN1145-1BA02-0CA0 делает нечто значительно более сложное. Являясь регулируемым входным / рекуперативным (I/R) модулем в платформе SIMODRIVE 611, он не только питает шину постоянного тока — он активно регулирует напряжение шины посредством замкнутого регулирования, а при замедлении подключенных осей он рекуперирует полученную кинетическую энергию и возвращает ее в сеть, а не рассеивает ее на резисторе.

Это различие имеет значение в реальных производственных условиях. Это означает снижение энергопотребления в течение всего цикла обработки, более чистую и стабильную шину постоянного тока для всех подключенных приводов и устранение тормозных резисторов из конструкции шкафа. Для многоосевых станков, выполняющих частые циклы ускорения/замедления — например, для пятиосевого обрабатывающего центра в середине программы или для высокоскоростного шлифовального станка, работающего между деталями — функция рекуперации энергии со временем приводит к измеримому снижению затрат на электроэнергию.

Технические характеристики

Модуль I/R против нерегулируемого модуля UI — почему это важно

Если вы подбираете замену или сравниваете варианты в линейке SIMODRIVE 611, понимание этого различия экономит время и позволяет избежать ошибок в спецификациях.

Замкнутое регулирование: что на самом деле делает регулированиеМодуль I/R (этот продукт) использует активное переключение и замкнутое регулирование напряжения для поддержания стабильной шины постоянного тока независимо от изменений нагрузки или незначительных колебаний сети. Важно отметить, что когда на шине появляется рекуперированная энергия — от замедляющейся оси — мостовая схема IGBT модуля может изменить направление потока тока и вернуть эту энергию обратно в трехфазную сеть. Тормозной резистор не требуется для обычных циклов замедления. Шкаф работает прохладнее, потери энергии минимизируются, а напряжение на шине постоянного тока остается более стабильным при динамических нагрузках.Для применений с частым торможением, высокоинерционными нагрузками или несколькими осями, работающими в разных фазах своих профилей движения, модуль I/R является подходящим инженерным решением.

Замкнутое регулирование: что на самом деле делает регулированиеОписание "замкнутое регулирование" в описании продукта относится конкретно к регулированию напряжения звена постоянного тока

— а не к управлению двигателем, которое происходит в отдельных силовых модулях осей. Модуль 6SN1145-1BA02-0CA0 непрерывно отслеживает напряжение на шине постоянного тока и регулирует свой режим переключения, чтобы поддерживать его на целевом значении примерно 600–625 В постоянного тока.

На практике такое регулируемое поведение дает несколько преимуществ для подключенной группы приводов:

Напряжение на шине остается в узком диапазоне, даже когда несколько осей одновременно ускоряются, что в противном случае вызвало бы просадку напряжения на шине. И наоборот, одновременное торможение нескольких осей не вызывает скачка перенапряжения. Модули приводов осей, работающие от стабильной регулируемой шины, обеспечивают более предсказуемую реакцию крутящего момента, особенно на высоких скоростях, где зазор между противо-ЭДС двигателя и доступным напряжением шины становится малым. Для прецизионных применений — цилиндрическая шлифовка, обработка профилей зубчатых колес, прецизионное растачивание — эта стабильность напряжения напрямую влияет на согласованность реакции сервопривода.Интегрированный сетевой контактор с размыкающим контактомОдной из особенностей, отличающих 6SN1145-1BA02-0CA0 от некоторых других вариантов в линейке входных модулей SIMODRIVE 611, является его

интегрированный сетевой контактор с размыкающим контактом NC (нормально замкнутым)

.

Этот встроенный контактор служит основным коммутирующим элементом между трехфазной сетью и выпрямителем входного модуля. Когда станок включается в правильной последовательности, система SIMODRIVE 611 замыкает этот контактор в контролируемых условиях — ограничивая пусковой ток и обеспечивая постепенный заряд шины постоянного тока, а не неконтролируемый скачок. Размыкающий контакт NC обеспечивает сигнал обратной связи системе управления, подтверждающий состояние контактора, который используется в логике готовности станка к работе и при обнаружении неисправностей.

Интеграция контактора в модуль упрощает конструкцию шкафа: отдельный внешний контактор для подключения к сети не требуется. Это снижает сложность проводки, экономит место на панели и устраняет еще один потенциальный источник неисправности в последовательности включения.Внутреннее охлаждение — последствия проектирования шкафаСуффикс "0CA0" в этом номере детали указывает на

внутреннее рассеивание тепла

— модуль рассеивает свои рабочие потери в воздух внутри шкафа, а не через внешний радиатор, выступающий через заднюю панель.

Эта конфигурация подходит для установок, где шкаф управления не может быть модифицирован для сквозного охлаждения через заднюю панель, или где конструкция корпуса станка не допускает доступа к внешнему радиатору. Обратной стороной является то, что шкаф должен быть соответствующего размера и иметь адекватную вентиляцию. При мощности 36–47 кВт этот модуль создает значительную тепловую нагрузку наряду с подключенными силовыми модулями осей.

Проектирование шкафов для групп SIMODRIVE 611 с внутренним охлаждением обычно требует принудительной вентиляции, рассчитанной на общую мощность рассеивания всех установленных модулей. Недостаточная вентиляция приводит к снижению мощности и последующим срабатываниям защиты — симптомам, которые могут быть ошибочно отнесены к неисправностям привода, если система охлаждения шкафа не будет проверена в первую очередь.Размещение системы и конфигурация группы приводовВ группе приводов SIMODRIVE 611 входной модуль всегда занимает

крайнее левое положение

на шине модулей. Справа от него находится блок NCU (если используется числовое управление SINUMERIK), затем силовые модули привода шпинделя в порядке убывания тока, затем силовые модули приводов подачи, расположенные аналогично.

Модуль 6SN1145-1BA02-0CA0 подключается к общей шине постоянного тока через заднюю панель модуля — отдельная высокотоковая проводка между соседними модулями не требуется. Общая нагрузка на шину постоянного тока от всех подключенных силовых модулей не должна превышать номинальную пиковую мощность входного модуля в 47 кВт, с учетом рабочего цикла, коэффициента одновременности и специфической для применения нагрузки. Превышение этого предела приводит к срабатыванию защиты от перегрузки по току входного модуля, что может быть сложно диагностировать, если система не была правильно рассчитана при установке.

Модуль требует правильно специфицированного ВЧ коммутационного реактора и

сетевого фильтра

на входе. Для сетевых источников питания, отличных от стандартной системы заземления TN, также обязателен разделительный трансформатор с векторной группой Yyn0. Эти требования не являются необязательными — они защищают выпрямительный мост и обеспечивают соответствие требованиям ЭМС.Типичные применения на станкахНоминальная мощность 36/47 кВт этого модуля позиционирует его в среднем и верхнем диапазоне семейства входных модулей SIMODRIVE 611 — достаточно большой для поддержки требовательных многоосевых конфигураций, достаточно компактный для стандартных конструкций шкафов управления. Он регулярно встречается в:Многоосевые обрабатывающие центры с ЧПУ с мощными приводами шпинделя и тремя или более осями подачи

Пятиосевые и комбинированные обрабатывающие центры

где одновременное многоосное движение требует стабильной шины постоянного тока

• Шлифовальные станки с ЧПУ работающие по программам с высокой частотой циклов и частыми событиями замедления
• Токарно-фрезерные центры с большими конфигурациями оси C или приводного инструмента
• Станки для зубофрезерования и профильной шлифовки требующие точного регулирования крутящего момента
• Двойная совместимость как с SIMODRIVE 611A
• (аналоговое управление), так и с SIMODRIVE 611D

(цифровое управление) системами делает этот модуль полезным для широкой установленной базы станков — особенно актуально, когда станок подвергся частичной модернизации системы управления.Реальность закупок для снятого с производства модуляПлатформа SIMODRIVE 611 достигла статуса окончания активного производства у Siemens, перейдя к семейству SINAMICS S120 для новых установок. Модуль 6SN1145-1BA02-0CA0 имеет классификацию "снято с производства / запасная часть", что означает, что заводские новые запасы не могут быть гарантированы через стандартные каналы.Для целей технического обслуживания существует три практических пути закупки. Новые старые запасы (new-old-stock) предлагают наибольшую уверенность в состоянии компонента, но требуют значительной наценки и их наличие не может быть гарантировано. Профессионально отремонтированные или обменные блоки от авторитетных поставщиков специализированного оборудования для ЧПУ — тех, кто тестирует на работающих испытательных стендах приводов под нагрузкой, а не только при включении — предлагают экономически эффективную альтернативу с существенной гарантией качества. Ремонт вышедшего из строя оригинального блока возможен, когда повреждение ограничено идентифицируемыми отказами компонентов; качественные ремонтные мастерские проактивно заменят конденсаторы и другие чувствительные к старению компоненты, а не только видимые вышедшие из строя детали.Учитывая критическую роль входного модуля во всей группе приводов, приобретение протестированного запасного блока для хранения является разумной практикой технического обслуживания на любом станке, где установлен этот модуль.

Часто задаваемые вопросы

В1: В чем функциональная разница между 6SN1145-1BA02-0CA0 и нерегулируемым входным модулем 6SN1145-1AA00-0CA0?

Основное различие заключается в том, как каждый модуль обрабатывает напряжение на шине постоянного тока и что происходит с рекуперированной энергией. 6SN1145-1AA00-0CA0 — это нерегулируемый (UI) модуль — он пассивно выпрямляет питание сети, и напряжение на шине постоянного тока колеблется в зависимости от изменений сети и нагрузки. Рекуперированная энергия от тормозящих осей должна рассеиваться через внешний тормозной резистор. 6SN1145-1BA02-0CA0, напротив, использует активное замкнутое регулирование для поддержания шины постоянного тока на постоянном уровне 600–625 В постоянного тока, а его инверторная ступень на базе IGBT может возвращать энергию торможения в сеть. Это устраняет необходимость в тормозных резисторах в большинстве применений и снижает тепловую нагрузку на шкаф. Для станков с частыми или высокоэнергетическими циклами торможения модуль I/R является правильным выбором.

В2: Заменяет ли интегрированный сетевой контактор в 6SN1145-1BA02-0CA0 необходимость во внешнем сетевом контакторе?

Да, для подключения входного модуля. Интегрированный сетевой контактор обеспечивает контролируемое переключение трехфазной сети на выпрямительный мост модуля, включая плавную зарядку конденсаторов шины постоянного тока. Размыкающий контакт NC обеспечивает сигнал состояния для блокировки системой управления станка. При использовании этого модуля нет необходимости устанавливать отдельный внешний сетевой контактор для группы приводов SIMODRIVE 611. Однако, upstream защитные устройства — сетевые предохранители, автоматический выключатель, ВЧ коммутационный реактор и сетевой фильтр — по-прежнему требуются отдельно и должны быть правильно рассчитаны на максимальный входной ток модуля.

В3: Может ли этот модуль работать от сети 480 В, а также от сети 400 В?

Да. Диапазон входного напряжения 380–480 В переменного тока (±10%) охватывает оба распространенных промышленных стандарта питания. При номинальном напряжении сети 400 В шина постоянного тока стабилизируется примерно на уровне 600 В постоянного тока; при номинальном напряжении сети 480 В регулируемый выход поддерживается примерно на уровне 625 В постоянного тока. Допуск ±10% учитывает типичные колебания напряжения в сети без влияния на производительность модуля. Для напряжений питания за пределами диапазона 380–480 В — таких как системы 200 В, 220 В или 575 В — требуется соответствующий согласующий трансформатор, как указано в документации по конфигурации SIMODRIVE 611.

В4: Полностью ли взаимозаменяемы аппаратные ревизии CA0, CA1 и CA2 этого модуля для целей замены?

В подавляющем большинстве случаев технического обслуживания, да. Суффиксы CA0, CA1 и CA2 указывают на последовательные уровни аппаратных ревизий в рамках одного продукта. Электрические характеристики, физические размеры, положения разъемов и поведение системного интерфейса одинаковы для всех трех ревизий. При замене вышедшего из строя CA0 на блок CA1 или CA2, как правило, не требуется никаких изменений параметров или переконфигурации. Основным исключением, о котором следует помнить, является совместимость прошивки в очень ранних системах SIMODRIVE 611A, где очень поздняя аппаратная ревизия может потребовать минимальной версии прошивки управления. Если программное обеспечение управления станка актуально, этот крайний случай редко применяется.

В5: Станок постоянно выдает ошибку перенапряжения на шине постоянного тока при замедлении — может ли входной модуль выходить из строя?

Возможно, но этот симптом имеет несколько потенциальных причин, которые следует исключить, прежде чем списывать модуль со счетов. Во-первых, убедитесь, что функция рекуперативного торможения модуля правильно включена в конфигурации системы — на некоторых станках параметр или аппаратная настройка может отключить режим рекуперативного торможения, возвращая систему к нерегулируемому поведению. Во-вторых, проверьте, превышает ли общая нагрузка подключенных осей во время замедления пиковую рекуперативную мощность модуля в 47 кВт; в сильно нагруженных системах одновременное торможение нескольких мощных осей может перегрузить любой входной модуль. В-третьих, проверьте питание сети в момент возникновения неисправности — высокое сопротивление сетевого подключения или неисправный коммутационный реактор могут препятствовать правильному возврату энергии. Если все эти факторы проверены, а неисправность сохраняется, мостовая схема IGBT модуля или цепь управления обратной связью могли деградировать, и следующим шагом является профессиональное тестирование на испытательном стенде привода.

6SN1145-1BA02-0CA0 — это промышленный силовой модуль для установки в шкаф с классом защиты IP00. Он должен быть установлен в адекватно закрытом и вентилируемом шкафу управления. На входе требуется правильно специфицированный ВЧ коммутационный реактор и сетевой фильтр. Все работы по установке, вводу в эксплуатацию и замене должны выполняться квалифицированным персоналом в соответствии с применимыми процедурами электробезопасности и соответствующей документацией системы SIMODRIVE 611.