Доска 6RY1703-0EA01 C98043-A7004-L1 6RY17030EA01 C98043A7004L1 6RY17O3-OEAO1 C98O43-A7OO4-L1 6RY1 703-0EA01

Siemens C98043-A7004-L1 | SIMOREG DC-MASTER 6RA70 Плата возбуждения поля — управление возбуждением двигателя постоянного тока

Номер детали: C98043-A7004-L1

Альтернативный артикул: 6RY1703-0EA01

Производитель: Siemens AG (Германия)

Тип продукта: Плата возбуждения поля (FSB) — управление возбуждением двигателя постоянного тока 

Обзор

C98043-A7004-L1 — это плата возбуждения поля для преобразователей постоянного тока серии Siemens SIMOREG DC-MASTER 6RA70. В двигателе постоянного тока с независимым возбуждением — типе, используемом в высокопроизводительных приводах с регулируемой скоростью — обмотка возбуждения создает магнитный поток в статоре двигателя.

Обмотка якоря взаимодействует с этим потоком, создавая крутящий момент. Таким образом, управление током возбуждения — это управление одной из двух фундаментальных переменных работы двигателя постоянного тока.

C98043-A7004-L1 — это плата, управляющая этим током возбуждения. Она содержит тиристорный мост и схемы управления секцией возбуждения поля привода 6RA70, преобразуя однофазное переменное напряжение питания поля в точно регулируемый постоянный выходной ток для обмотки возбуждения двигателя.

Плата реализует как контур регулирования тока возбуждения — поддержание тока возбуждения на заданном уровне — так и управление ослаблением поля, которое позволяет двигателю работать выше базовой скорости за счет снижения тока возбуждения по мере увеличения скорости.

Ослабление поля — это то, что обеспечивает расширенный диапазон скоростей приводов постоянного тока. Ниже базовой скорости поле поддерживается на номинальном токе, а крутящий момент регулируется изменением тока якоря.

Выше базовой скорости поле ослабляется — ток снижается — что позволяет увеличить скорость при сниженном максимальном крутящем моменте. C98043-A7004-L1 выполняет это управление полем в полном диапазоне скоростей.

Основные характеристики

Возбуждение поля в системах привода постоянного тока

Магнитное поле в двигателе постоянного тока с независимым возбуждением не является постоянным — оно создается путем пропускания постоянного тока через обмотку возбуждения. Сила этого поля напрямую влияет на характеристики двигателя.

При полном возбуждении двигатель развивает максимальный крутящий момент при номинальном токе якоря. Это предпочтительное условие для работы на низких скоростях и с высоким крутящим моментом — прокатные станы, экструдеры и приводы тяжелых процессов, работающие на базовой скорости или ниже, зависят от полной силы поля.

При увеличении скорости выше базовой напряжение якоря превысит максимальный выходной ток привода, если поле будет оставаться постоянным. Вместо этого C98043-A7004-L1 контролируемо снижает ток возбуждения — ослабление поля — позволяя двигателю работать быстрее ценой снижения максимального крутящего момента.

Диапазон крутящего момента и скорости выше базовой скорости соответствует характеристике постоянной мощности: удвоение скорости, половинный доступный крутящий момент.

Эта возможность критически важна для приложений, требующих широкого диапазона скоростей: намотчики должны работать с переменной скоростью для поддержания постоянной поверхностной скорости при изменении диаметра рулона; испытательные стенды нуждаются в непрерывном изменении скорости в широком диапазоне; технологические линии работают с разными скоростями для разных продуктов.

Обнаружение потери поля и защита двигателя

Одной из наиболее важных функций безопасности на C98043-A7004-L1 является обнаружение потери поля. Если ток возбуждения падает ниже определенного порога — из-за сбоя питания поля, обрыва в обмотке возбуждения или неисправности платы — двигатель теряет магнитный поток.

В этом состоянии двигатель не может развивать контролируемый крутящий момент от тока якоря. В крайних случаях невозбужденный двигатель, подключенный к источнику питания якоря высокого напряжения, может бесконтрольно ускоряться.

C98043-A7004-L1 непрерывно контролирует ток возбуждения.

Подтвержденное обнаружение потери поля вызывает немедленное отключение привода, изолируя питание якоря до развития опасного состояния превышения скорости.

Эта защитная функция работает независимо от основного управляющего программного обеспечения и представляет собой аппаратный уровень безопасности для всей системы привода.

Вариант L1 и совместимость плат

В серии плат возбуждения поля C98043-A7004 суффикс L идентифицирует вариант и ревизию платы. Обозначение L1 охватывает стандартную конфигурацию платы возбуждения поля, подходящую для большинства одноквадрантных и четырехквадрантных преобразователей SIMOREG 6RA70.

Более поздние варианты (L2 и выше) решали специфические требования приложений или включали улучшения поля.

Для большинства стандартных приложений 6RA70 C98043-A7004-L1 является применимой платой возбуждения поля.

Перед заказом замены подтвердите вариант в соответствии с исходной аппаратной конфигурацией привода или наклейкой на установленной плате.

Обмотка возбуждения двигателя постоянного тока — электрические характеристики

Обмотка возбуждения двигателя постоянного тока с независимым возбуждением — это катушка с высокой индуктивностью. Эта индуктивность имеет важное значение для проектирования источника питания поля. Когда ток возбуждения изменяется — будь то при ускорении, замедлении или переходах ослабления поля — индуктивность противодействует изменению.

Контур управления C98043-A7004-L1 должен учитывать эту индуктивность для достижения стабильного и отзывчивого управления током возбуждения.

Постоянные времени цепи поля для больших двигателей постоянного тока могут составлять секунды. Контур управления платы настроен на индуктивность и сопротивление поля двигателя, обычно устанавливаемые во время ввода в эксплуатацию.

Если C98043-A7004-L1 заменяется, убедитесь, что параметры регулятора поля (хранящиеся в CUD1) соответствуют двигателю — неправильная настройка регулятора поля может привести к нестабильности тока поля, медленному нарастанию поля при запуске или колебательной реакции ослабления поля.

Часто задаваемые вопросы

В1: Привод 6RA70 показывает F036 (слишком большое отклонение заданного/фактического значения регулятора поля). Является ли C98043-A7004-L1 вероятным источником неисправности?

F036 указывает на то, что ток возбуждения значительно ниже заданного значения. Прежде чем заключить, что FSB неисправна, проверьте напряжение переменного тока на входе питания поля на клеммах питания платы и проверьте сопротивление обмотки возбуждения двигателя при отключенном двигателе (чтобы исключить обрыв или высокое сопротивление обмотки возбуждения).

Сгоревший предохранитель поля также является частой причиной. 

Если напряжение питания и сопротивление обмотки возбуждения подтверждены как нормальные, то тиристорный мост C98043-A7004-L1 или его схема управления могут быть неисправны, и требуется замена платы.

В2: После установки сменной C98043-A7004-L1 привод показывает колебательный ток поля на базовой скорости. Что следует отрегулировать?

Колебательный ток поля обычно указывает на то, что коэффициент усиления или постоянная времени регулятора поля в CUD1 не соответствуют индуктивности и сопротивлению поля двигателя. Это проблема параметров, а не неисправность платы.

Получите доступ к параметрам регулятора поля в экранах ввода в эксплуатацию CUD1 и убедитесь, что они соответствуют характеристикам цепи поля двигателя.

Если исходный набор параметров не был задокументирован, требуется автоматическая настройка регулятора поля (если доступна в версии прошивки) или ручная настройка на основе данных поля двигателя с паспортной таблички.

В3: Версия L1 есть в наличии, но ранее на приводе была версия L2. Является ли L1 обратно совместимой?

В серии C98043-A7004 совместимость вариантов L зависит от конкретной конфигурации преобразователя 6RA70. Для стандартных приложений в диапазоне мощности 6RA70 L1 и L2 отличаются по специфическим характеристикам схемы, соответствующим различным диапазонам напряжения питания поля или номинальным токам.

Перед установкой убедитесь, что требуемое напряжение питания поля (с таблички привода или наклейки установленной платы) соответствует спецификации версии L1.

Установка несовместимого варианта может привести к некорректным уровням тока возбуждения.

В4: Двигатель работает на удвоенной базовой скорости с использованием ослабления поля. Что произойдет, если C98043-A7004-L1 выйдет из строя в этом состоянии?

Сбой питания поля во время ослабления поля вызывает немедленное отключение привода через цепь обнаружения потери поля на плате — при условии правильной работы обнаружения потери поля. Якорь отключается. При работающем обнаружении потери поля двигатель безопасно замедляется.

Если сама цепь обнаружения потери поля неисправна и не отключает привод, ток поля коллапсирует, в то время как напряжение якоря поддерживается. 

В этом сценарии двигатель может ускоряться до опасных скоростей. Именно поэтому функция защиты от потери поля должна периодически тестироваться в рамках планового технического обслуживания привода.

В5: Привод 6RA70 модернизируется с заменой устаревшего оборудования SIMOREG на SINAMICS DCM. Есть ли у C98043-A7004-L1 эквивалент в архитектуре SINAMICS DCM?

SINAMICS DCM обрабатывает возбуждение поля внутренне — тиристорный мост поля и управление интегрированы в аппаратную архитектуру DCM.

При заказе SINAMICS DCM нет необходимости указывать отдельную плату возбуждения поля, так как эта функция встроена. При миграции с 6RA70 на SINAMICS DCM параметры управления током поля (уставки тока поля, характеристика ослабления поля) повторно вводятся как параметры SINAMICS DCM во время ввода в эксплуатацию. 

Старая документация по параметрам 6RA70 служит справочным материалом, но требует перевода на нумерацию параметров SINAMICS.