SIEMENS 430/440 ИНВЕРТЕР/КОНВЕРТЕР SCR ТРИГГЕР КАРТА КАРТА A5E01105817 A5EO11O5817

Siemens A5E01105817 | SINAMICS V50 SCR Firing Card — Аналоговая печатная плата управления тиристорами для привода водяного насоса

Номер детали: A5E01105817

Производитель: Siemens AG (Германия)

Тип продукта: Плата управления тиристорами (SCR) — Аналоговая печатная плата управления (драйвер вентиля тиристора)

Семейство продуктов: SINAMICS V50

Применение: Водяные насосы, вентиляторы и инфраструктурные приводы ОВК/В/ВВ 

Обзор

A5E01105817 — это плата управления тиристорами (SCR) — плата управления тиристорами и аналоговой обработки сигналов — для привода Siemens SINAMICS V50. V50 была платформой инфраструктурных приводов Siemens, разработанной специально для водоснабжения и водоотведения, ОВК и насосных применений в диапазоне мощностей от 37 кВт до 250 кВт (от 50 до 400 л.с.).

Это приводы, которые управляют системами водоснабжения зданий, насосами очистных сооружений, большими циркуляционными вентиляторами и установками градирен — нагрузками, где регулируемая скорость обеспечивает значительную экономию энергии по сравнению с работой на постоянной скорости с механическим регулированием потока.

A5E01105817 занимает критически важное положение в цепи преобразования мощности V50.

Входной каскад переменного тока привода использует тиристорный (SCR) выпрямитель — банк кремниевых управляемых выпрямителей — для преобразования поступающего трехфазного переменного тока в напряжение звена постоянного тока, которое питает инверторный каскад. 

В отличие от пассивного диодного выпрямителя, тиристорный выпрямитель управляется по фазе: угол включения каждого тиристора регулируется для управления напряжением шины постоянного тока и для управления предварительной зарядкой конденсаторов звена постоянного тока при запуске.

A5E01105817 генерирует эти импульсы управления тиристорами и выполняет функции аналоговой обработки сигналов, связанные с входными цепями переменного тока и цепями предварительной зарядки.

Обозначение «аналоговая плата», применяемое к этой плате, отражает ее роль в обработке аналоговых сигналов измерения и управления в переднем конце преобразования мощности V50 — измерения напряжения, датчики тока и синхронизированные по фазе сигналы времени, которые определяют, когда включается каждый тиристор в выпрямительном мосту.

Это, по сути, аналоговые функции, расположенные перед цифровым управляющим процессором привода.

Ключевые характеристики

Управление тиристорами (SCR) — Фазовое управление в выпрямителе V50

Тиристор (SCR) — это полупроводниковое устройство, которое проводит ток после получения импульса управления и продолжает проводить до тех пор, пока ток через него не упадет до нуля. В трехфазном выпрямительном мосту шесть тиристоров расположены таким образом, что каждый из них проводит в течение части цикла формы волны переменного тока, отведенной его положению.

Изменяя угол включения — точку в цикле переменного тока, в которой подается импульс управления — можно регулировать среднее выходное напряжение выпрямителя постоянного тока.

A5E01105817 выполняет это управление углом включения.

Он обнаруживает пересечения нуля всех трех фаз питания переменного тока — устанавливая фазовую привязку для каждого положения тиристора — и генерирует импульсы управления под заданным углом относительно этих привязок. 

Угол включения устанавливается основной управляющей электроникой привода на основе заданного значения напряжения шины постоянного тока. Во время нормальной работы угол включения управляется для поддержания напряжения звена постоянного тока в пределах рабочего диапазона. Во время предварительной зарядки при запуске угол включения постепенно увеличивается для постепенного повышения напряжения шины постоянного тока без нагрузки на конденсаторы.

Схема фазовой синхронизации платы должна оставаться заблокированной на частоте питания переменного тока на протяжении всей работы.

Потеря синхронизации — из-за переходного возмущения питания или неисправности платы — генерирует ошибку синхронизации импульсов управления, которая немедленно нарушает контролируемый выход выпрямителя.

Функции аналоговой обработки сигналов

Помимо управления тиристорами (SCR), A5E01105817 выполняет аналоговую обработку сигналов для входных измерений V50. Измерения напряжения переменного тока с клемм питания обрабатываются через схемы обработки сигналов платы для получения сигналов обратной связи по напряжению, используемых регулятором напряжения шины постоянного тока.

Данные о величине и симметрии фазного напряжения питания извлекаются из этих измерений и сравниваются с пороговыми параметрами привода — обнаружение неисправности питания зависит от этого пути.

Плата также обрабатывает измерение тока якоря из выпрямительной цепи.

Эта обратная связь по току питает как функцию ограничения тока выпрямителя, так и алгоритм обнаружения замыкания на землю.

Таким образом, точное измерение тока через A5E01105817 является центральным не только для нормальной регулировки, но и для защитного поведения привода.

Контекст платформы SINAMICS V50

SINAMICS V50 предназначался для определенного сегмента рынка: крупные установки водоснабжения, водоотведения и ОВК, где типичны номинальные мощности приводов от 37 кВт до 250 кВт, и где профиль применения — длительные периоды работы при переменной нагрузке, относительно редкие циклы пуска-останова, функции управления, специфичные для насосов — требовал специально разработанного решения, а не привода общего назначения.

V50 включал встроенные функции, специфичные для насосов: каскадное управление несколькими насосами, процедуры заполнения трубопровода для предотвращения гидроударов, обнаружение сухого хода и мониторинг энергии, адаптированный к профилю работы водной инфраструктуры.

Когда платформа V50 была снята с производства, Siemens направила замену на SINAMICS G120X для этого сегмента применения.

G120X продолжает фокусироваться на применении V50 — оптимизирован для насосов и вентиляторов, со встроенными функциями энергосбережения — но использует выпрямление на основе IGBT вместо тиристорного выпрямления и использует текущую архитектуру управления SINAMICS G вместо внутренней архитектуры V50.

Часто задаваемые вопросы

В1: SINAMICS V50 показывает ошибку пониженного напряжения на шине постоянного тока при запуске, но переменное напряжение питания подтверждено в пределах спецификации. Может ли A5E01105817 быть причиной?

Пониженное напряжение на шине постоянного тока при запуске при подтвержденном исправном переменном напряжении питания указывает непосредственно на проблему в выпрямительном каскаде или его управлении включением.

A5E01105817 является наиболее вероятным источником неисправности — неисправная цепь включения означает, что тиристоры в выпрямительном мосту не включаются, поэтому напряжение на шине постоянного тока не повышается, несмотря на наличие питания переменного тока. Проверьте, зарегистрированы ли какие-либо ошибки предварительной зарядки тиристоров перед появлением ошибки пониженного напряжения. 

Также проверьте целостность входных сигналов синхронизации переменного тока на плату — поврежденные соединения сигналов синхронизации приводят к неправильным углам включения, что приводит к низкому или нулевому выпрямленному выходному напряжению постоянного тока.

В2: Можно ли отремонтировать плату управления SCR A5E01105817 на уровне платы вместо замены?

Ремонт на уровне компонентов возможен для таких плат, как A5E01105817, где неисправность локализована в идентифицируемых компонентах — импульсных трансформаторах, оптопарах, микросхемах обнаружения пересечения нуля или пассивных компонентах в RC-цепях синхронизации.

Специализированная компания по ремонту приводов с опытом работы с аналоговыми платами управления Siemens часто может идентифицировать и заменить неисправный компонент за долю стоимости приобретения запасной платы.

Ремонт особенно привлекателен для снятых с производства деталей, где поставка запасных плат с вторичного рынка ограничена или неопределенна.

Всегда запрашивайте функциональное нагрузочное испытание после ремонта, чтобы убедиться, что все шесть каналов управления работают правильно.

В3: Привод V50 включает мост SCR, но показывает несбалансированные токи фаз на входе. Питание подтверждено как сбалансированное. Вероятно ли, что A5E01105817 вызывает это?

Несбалансированные входные токи при подтвержденном сбалансированном питании являются классическим признаком неравномерных углов включения по шести положениям SCR — один или несколько каналов на A5E01105817 подают свой импульс управления под другим фазовым углом, чем другие.

Это может быть результатом смещения RC-компонента в цепи синхронизации одного канала или деградации импульсного трансформатора.

Проверьте, измерив фазовый угол каждого импульса управления тиристором относительно соответствующего пересечения нуля переменного тока с помощью осциллографа.

Неравномерные углы подтверждают проблему с платой управления.

В4: Установлена сменная плата A5E01105817, и привод запускается без ошибок, но время предварительной зарядки кажется дольше, чем раньше. Это нормально?

Незначительное увеличение времени предварительной зарядки после замены платы может произойти, если параметры рампы угла включения предварительной зарядки новой платы отличаются от допусков компонентов оригинальной платы.

В большинстве случаев это безвредно, и привод работает нормально после завершения предварительной зарядки. 

Если время предварительной зарядки значительно увеличилось — минуты, а не секунды — проверьте, действительно ли напряжение на шине постоянного тока повышается с разумной скоростью во время предварительной зарядки. 

Чрезмерно медленное повышение при исправной плате управления может указывать на проблему с резистором предварительной зарядки или контактором, не связанную с платой управления SCR.

В5: Платформа SINAMICS V50 достигла конца срока службы, и планируется замена привода. Каков рекомендуемый путь миграции?

Для насосных и вентиляторных применений в диапазоне мощностей V50 текущей преемственной платформой Siemens является SINAMICS G120X. Он охватывает тот же диапазон 37–250 кВт с функциями управления, специфичными для насосов, оптимизацией энергопотребления и подключением по промышленной сети.

В отличие от тиристорного выпрямителя V50, G120X использует опцию активного входного каскада на основе IGBT для улучшения качества электроэнергии или пассивный диодный выпрямитель в стандартной конфигурации. Планирование миграции должно учитывать различия в управляющей проводке, параметризации и конфигурации промышленной сети между двумя платформами.

Siemens предоставляет документацию по поддержке миграции для конкретных приложений при переходе с V50 на G120X.