โมดูลสับซ้อน SIMODRIVE 6SN1146-1AB00-0BA1 6SN1 146-1AB00-0BA1 6SN1146-1ABOO-OBA1

ซีเมนส์ 6SN1146-1AB00-0BA1 | โมดูลป้อนเข้า SIMODRIVE 611 — 5/10kW ไม่ได้รับการควบคุม, อินพุต 380–480VAC, เอาต์พุตลิงค์ DC, การระบายความร้อนภายใน/ภายนอก, ประสิทธิภาพ 98%, 6.5 กก.

ภาพรวม

ที่ซีเมนส์ 6SN1146-1AB00-0BA1คือโมดูลป้อนเข้าแบบไร้การควบคุมขนาด 5/10kW สำหรับระบบขับเคลื่อน SIMODRIVE 611 ซึ่งเป็นโมดูลที่แปลงแหล่งจ่ายไฟหลัก AC สามเฟสเป็นแรงดันไฟฟ้าบัส DC ซึ่งโมดูลแกน SIMODRIVE 611 และโมดูลสปินเดิลทั้งหมดดึงพลังงานมา

ในตู้ขับเคลื่อนหลายแกน SIMODRIVE 611 โมดูลป้อนเข้าคือเกตเวย์พลังงาน ทุกอย่างทางด้านขวาของโมดูลนั้นบนบัสลิงค์ DC — โมดูลแกนป้อนที่ขับเคลื่อน X, Y, Z และโมดูลสปินเดิล — รับพลังงานผ่านวงจรเรียงกระแสของโมดูลป้อนและธนาคารตัวเก็บประจุลิงค์ DC

SIMODRIVE 611 เป็นระบบขับเคลื่อนเซอร์โวหลักของ Siemens สำหรับเครื่องมือกล CNC SINUMERIK ตั้งแต่กลางทศวรรษ 1990 ถึง 2000 และยังคงใช้งานอยู่ในศูนย์เครื่องจักรกล เครื่องกลึง เครื่องเจียร และสายการผลิตจำนวนมหาศาลที่ติดตั้งทั่วทั้งการผลิตทั่วโลก

เมื่อโมดูลป้อนเข้าล้มเหลว - โดยทั่วไปเกิดจากการเสื่อมสภาพของตัวเก็บประจุ วงจรเรียงกระแสไดโอดล้มเหลว หรือปัญหาของบอร์ดควบคุมหลังจากใช้งานมานานหลายปี ตู้ไดรฟ์ทั้งหมดจะสูญเสียแหล่งจ่ายลิงค์ DC และทุกแกนบนเครื่องจักรจะหยุดทำงาน

โมดูลป้อนเข้าเป็นจุดเดียวที่สำคัญที่สุดของความล้มเหลวในระบบ SIMODRIVE 611 และการบำรุงรักษาอะไหล่ที่เชื่อถือได้ถือเป็นแนวปฏิบัติมาตรฐานสำหรับผู้ควบคุมเครื่องจักร

การกำหนดที่ไม่ได้รับการควบคุมทำให้โมดูลนี้แตกต่างจากตัวแปรป้อนเข้าที่ได้รับการควบคุม

ในโมดูลป้อนเข้าที่ได้รับการควบคุม (เช่น ซีรีส์ 6SN1145) วงจรควบคุมแบบแอกทีฟจะควบคุมแรงดันไฟฟ้าดีซีลิงค์ให้เป็นค่าคงที่ โดยไม่คำนึงถึงความแปรผันของแหล่งจ่ายไฟอินพุต และช่วยให้สามารถฟื้นฟูพลังงานกลับไปที่แหล่งจ่ายไฟหลักได้เมื่อแกนเซอร์โวกำลังเบรก (พลังงานจลน์ของแกนเครื่องจักรที่ชะลอความเร็วจะกลับสู่กริด แทนที่จะถูกกระจายไปเป็นความร้อนในตัวต้านทานการเบรก)

การป้อนเข้า 6SN1146 ที่ไม่ได้รับการควบคุมจะแปลง AC เป็น DC ผ่านวงจรเรียงกระแสไดโอดแบบพาสซีฟ ซึ่งเป็นฮาร์ดแวร์ที่เรียบง่ายกว่าและแข็งแกร่งกว่าโดยมีส่วนประกอบน้อยลง แต่แรงดันไฟฟ้า DC link จะแตกต่างกันไปตามแรงดันไฟฟ้าอินพุต AC และไม่สามารถสร้างใหม่ได้ พลังงานเบรกจะต้องกระจายไปในตัวต้านทานแบบพัลส์

ข้อมูลจำเพาะที่สำคัญ

DC Link — พลังของโมดูลป้อนเข้าคืออะไร

DC link (Zwischenkreis) คือบัส DC ไฟฟ้าแรงสูงที่ทำงานในแนวนอนผ่านตู้ SIMODRIVE 611 โดยเชื่อมต่อโมดูลป้อนเข้าทางด้านซ้ายกับโมดูลแกนทั้งหมดทางด้านขวา ในตู้ SIMODRIVE 611 ที่มีประชากรเต็ม นี่อาจหมายถึงโมดูลสี่ถึงแปดแกน โดยแต่ละโมดูลจัดการแกนเซอร์โวหนึ่งหรือสองแกน โดยทั้งหมดดึงจากลิงค์ DC เดียวกัน

หน้าที่ของโมดูลป้อนเข้าคือการรักษาแรงดันไฟฟ้าให้เพียงพอและกระแสไฟที่ใช้งานได้บนบัสนี้ เพื่อให้โมดูลแกนทุกตัวมีพลังงานที่จำเป็นสำหรับการเคลื่อนที่ตามคำสั่ง

ในสภาวะคงที่ เมื่อแกนของเครื่องจักรไม่เร่งความเร็ว โมดูลแกนจะดึงเฉพาะพลังงานที่จำเป็นเพื่อรักษาตำแหน่งไว้ไม่ให้เกิดการเสียดสี รักษาความเร็วต่อแรงตัดของเครื่องมือ และจ่ายพลังงานให้กับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ควบคุมของแกน

ความต้องการในปัจจุบันของดีซีลิงค์อยู่ในระดับต่ำ ในระหว่างการเร่งความเร็วในการเคลื่อนที่อย่างรวดเร็ว — เมื่อแกนทั้งหมดเร่งความเร็วไปที่อัตราการป้อนที่รวดเร็วสูงสุดพร้อมกัน — ความต้องการพลังงานสูงสุดบนลิงค์ DC จะเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว

อัตราสูงสุด 10kW ของ 6SN1146-1AB00-0BA1 กำหนดความสามารถของโมดูลในการจ่ายความต้องการสูงสุดสั้นๆ เหล่านี้จากธนาคารตัวเก็บประจุลิงค์ DC (สูงถึง 1200µF) โดยไม่มีแรงดันไฟฟ้า DC ลิงค์ยุบต่ำกว่าแรงดันไฟฟ้าปฏิบัติการขั้นต่ำของโมดูลแกน

อัตราต่อเนื่อง 5kW กำหนดกำลังเฉลี่ยที่ป้อนเข้าสามารถรักษาได้ไม่จำกัด — เหมาะสำหรับการติดตั้ง SIMODRIVE 611 ที่แกนรวมกันต้องใช้กำลังไฟฟ้าเข้าต่อเนื่องไม่เกิน 5kW

สำหรับเครื่องจักรที่มีภาระการตัดเฉือนต่อเนื่องที่หนักกว่า โมดูลป้อนเข้าที่มีขนาดใหญ่กว่า (6SN1145 หรือรุ่น 6SN1146 ที่มีพิกัดสูงกว่า) จะมีพิกัดต่อเนื่องที่สูงกว่า

ตัวเลือกการระบายความร้อน — ภายในและภายนอก

6SN1146-1AB00-0BA1 รองรับการระบายความร้อนทั้งภายในและภายนอก ช่วยให้ผู้สร้างเครื่องจักรและวิศวกรบริการมีความยืดหยุ่นในการติดตั้งโมดูล:

ระบายความร้อนภายในใช้พัดลมที่ติดตั้งอยู่ภายในโมดูลเพื่อดึงอากาศผ่านครีบระบายความร้อนที่พื้นผิวด้านหน้าหรือด้านหลังของโมดูล นี่คือวิธีการติดตั้งเริ่มต้น — พัดลมมีอยู่ในตัวเองภายในความกว้างของโมดูล 50 มม. และไม่จำเป็นต้องใช้โครงสร้างพื้นฐานการระบายความร้อนภายนอก

พัดลมระบายความร้อนภายในต้องมีการไหลเวียนของอากาศที่เพียงพอผ่านตู้ SIMODRIVE 611 โดยทั่วไปแล้วจะมีชุดพัดลมตู้ที่ด้านล่างเพื่อดึงอากาศเย็นเข้าและระบายอากาศอุ่นออกด้านบน

การระบายความร้อนภายนอกติดตั้งแผงระบายความร้อนเซมิคอนดักเตอร์กำลังของโมดูลที่ด้านนอกของตู้ควบคุม - โดยทั่วไปจะผ่านช่องเจาะที่แผงด้านหลังของตู้

แผงระบายความร้อนจะขยายออกไปนอกตู้ โดยจะกระจายความร้อนไปยังอากาศภายนอกภายนอกตู้โดยตรง (หรือไปยังแผ่นทำความเย็นที่เชื่อมต่อกับวงจรทำความเย็นด้วยของเหลว)

การจัดเตรียมนี้ช่วยรักษาความร้อนที่เกิดจากวงจรเรียงกระแสของโมดูลป้อนเข้าภายนอกตู้ควบคุม ช่วยลดอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นภายในตู้ และลดหรือขจัดความจำเป็นในการปรับอากาศในตู้

การระบายความร้อนภายนอกเป็นที่ต้องการในการติดตั้งที่อุณหภูมิแวดล้อมของตู้ต่ำ หรือในกรณีที่ภาระความร้อนรวมจากโมดูลไดรฟ์หลายตัวอาจต้องใช้เครื่องปรับอากาศตู้ขนาดใหญ่และมีราคาแพง

ประสิทธิภาพ 98% — การไหลของพลังงานในตู้ขับเคลื่อน

ตัวเลขประสิทธิภาพ 98% ของ 6SN1146-1AB00-0BA1 อธิบายว่าโมดูลแปลงพลังงานอินพุต AC เป็นพลังงาน DC Link ได้อย่างมีประสิทธิภาพเพียงใด ที่เอาต์พุตต่อเนื่อง 5kW พลังงานอินพุต 2% จะกระจายไปเป็นความร้อนภายในโมดูล — ประมาณ 100W

กำลังไฟ 100 วัตต์นี้ให้ความร้อนแก่ส่วนประกอบภายในโมดูลและอากาศโดยรอบในตู้ และต้องถอดออกโดยระบบทำความเย็น

ที่จุดสูงสุด 10kW การกระจายความร้อนจะเพิ่มขึ้นเป็นประมาณ 200W ตลอดช่วงพีค ซึ่งสั้นเพียงพอที่มวลความร้อนของโมดูลจะดูดซับสภาวะชั่วคราวโดยไม่มีอุณหภูมิเกินขีดจำกัดที่ปลอดภัย

ประสิทธิภาพ 98% สะท้อนถึงแรงดันตกคร่อมไปข้างหน้าต่ำของไดโอดเรียงกระแส (โดยทั่วไปคือ Schottky หรือไดโอดกู้คืนที่เร็วเป็นพิเศษในวงจรเรียงกระแสไดรฟ์สมัยใหม่) และการไม่มีวงจรควบคุมที่ทำงานอยู่ซึ่งจะทำให้เกิดการสูญเสียเพิ่มเติม

โมดูลป้อนเข้าที่ได้รับการควบคุมซึ่งควบคุมแรงดันไฟฟ้าดีซีลิงค์อย่างแข็งขันผ่านตัวแปลงสวิตชิ่งจะมีประสิทธิภาพลดลงเล็กน้อยเนื่องจากการสูญเสียการสวิตชิ่งในขั้นตอนการควบคุมที่ใช้งานอยู่

คำถามที่พบบ่อย

คำถามที่ 1: อะไรคือความแตกต่างระหว่างโมดูลป้อนเข้า 6SN1146 (ไม่ได้รับการควบคุม) และ 6SN1145 (มีการควบคุม) และแต่ละโมดูลจะเหมาะสมเมื่อใด

โมดูลป้อนเข้าแบบควบคุม 6SN1145 มีวงจรเรียงกระแสส่วนหน้า (AFE) แบบแอ็คทีฟที่ใช้สวิตช์ IGBT เพื่อควบคุมแรงดันไฟฟ้า DC link อย่างแม่นยำ และเปิดใช้งานการสร้างพลังงานใหม่ให้กับแหล่งจ่ายไฟหลักเมื่อเบรกตัวขับเคลื่อน

ซึ่งจะช่วยกำจัดตัวต้านทานแบบพัลส์ (ตัวต้านทานเบรก) และส่งพลังงานการเบรกกลับคืนสู่กริด ซึ่งช่วยลดต้นทุนการดำเนินงานและความร้อนในตู้ การป้อนเข้าแบบไร้การควบคุม 6SN1146 ใช้วงจรเรียงกระแสไดโอดแบบพาสซีฟ — ไม่มีการควบคุมแบบแอคทีฟ ไม่มีการกำเนิดใหม่ — และต้องใช้ตัวต้านทานแบบพัลส์เพื่อดูดซับพลังงานเบรก

โมดูลที่ไม่ได้รับการควบคุมนั้นเรียบง่ายกว่า แข็งแกร่งกว่า และมีค่าใช้จ่ายเริ่มต้นที่ต่ำกว่า สำหรับเครื่องมือกลที่ต้องการการเบรกเล็กน้อย (แกนเคลื่อนที่สั้น ความเฉื่อยต่ำ) การป้อนเข้าแบบไม่ได้รับการควบคุมก็เพียงพอแล้ว

สำหรับสปินเดิลหรือแกนที่มีความเฉื่อยสูงที่มีการเบรกแบบสร้างใหม่บ่อยครั้ง (ศูนย์เครื่องจักรกลขนาดใหญ่ เครื่องกลึงสำหรับงานหนัก) ความสามารถในการสร้างใหม่ของการป้อนเข้าที่ได้รับการควบคุมจะช่วยประหยัดพลังงานที่วัดผลได้และประหยัดต้นทุน

คำถามที่ 2: 6SN1146-1AB00-0BA1 สามารถจ่ายโมดูลแกน SIMODRIVE 611 สำหรับทั้งแกนเชิงเส้นตรงและสปินเดิลพร้อมกันได้หรือไม่

ใช่. บัสลิงก์ SIMODRIVE 611 DC ถูกใช้ร่วมกันโดยโมดูลทั้งหมด - โมดูลแกนฟีดและโมดูลสปินเดิลจะดึงจากบัสเดียวกันกับที่โมดูลป้อนเข้าจ่ายให้

โมดูลป้อนเข้าไม่ได้แยกความแตกต่างระหว่างประเภทของแกน โดยจะรักษาแรงดันไฟฟ้าดีซีลิงค์และจ่ายกระแสไฟตามที่โมดูลที่เชื่อมต่อต้องการ จนถึงระดับสูงสุด

อัตราต่อเนื่องและจุดสูงสุดของโมดูลป้อนเข้าจะต้องมีขนาดเทียบกับความต้องการพลังงานรวมของโมดูลแกนและสปินเดิลที่เชื่อมต่อทั้งหมดภายใต้รอบการทำงานที่เลวร้ายที่สุดสำหรับการใช้งานเครื่องจักรเฉพาะ

Q3: โมดูลได้รับการจัดอันดับอุณหภูมิการทำงาน 0°C ถึง +45°C จะเกิดอะไรขึ้นหากอุณหภูมิแวดล้อมของตู้เกิน 45°C

การทำงานโดยรอบที่สูงกว่า +45°C จำเป็นต้องลดพิกัดกำลังไฟฟ้าต่อเนื่องของโมดูลป้อนเข้า — ระบบระบายความร้อนของโมดูลไม่สามารถรักษาอุณหภูมิส่วนประกอบภายในให้อยู่ในขีดจำกัดที่ปลอดภัยที่กำลังไฟเต็มได้ เมื่อสภาพแวดล้อมอยู่เหนือขีดจำกัดการออกแบบ

ในทางปฏิบัติ ตู้ขับเคลื่อน SIMODRIVE 611 ที่มีการระบายอากาศหรือเครื่องปรับอากาศเพียงพอภายในไม่เกิน +45°C เว้นแต่จะเปิดประตูตู้ทิ้งไว้ในสภาพแวดล้อมที่ร้อน หรือการระบายอากาศของตู้ไม่เพียงพอ

หากสภาพแวดล้อมของตู้เข้าใกล้หรือเกิน +45°C อย่างต่อเนื่อง ควรใช้การระบายความร้อนภายนอก (ตามที่อธิบายไว้ข้างต้น) หรือการระบายความร้อนของตู้เสริมเพื่อรักษาการทำงานที่เชื่อถือได้

Q4: โมดูลถูกยกเลิก อุปกรณ์ทดแทนและการซ่อมยังคงมีอยู่หรือไม่

6SN1146-1AB00-0BA1 ถูกยกเลิกโดยการผลิต OEM ของ Siemens ประมาณปี 2015 อย่างไรก็ตาม ฐานการติดตั้งของเครื่องจักร SIMODRIVE 611 ยังคงกว้างขวาง และตลาดส่วนเกินและการซ่อมแซมทางอุตสาหกรรมทำให้สามารถเข้าถึงโมดูลนี้ได้อย่างน่าเชื่อถือ

ศูนย์ซ่อมอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ทางอุตสาหกรรมที่มีชื่อเสียงสามารถซ่อมแซมอุปกรณ์ที่เสียหายได้ใหม่ โดยเปลี่ยนตัวเก็บประจุ DC link (ซึ่งเป็นความล้มเหลวที่พบบ่อยที่สุดตามอายุ) ทดสอบไดโอดตัวเรียงกระแส และปรับสภาพแผงควบคุมใหม่

หน่วยที่ได้รับการตกแต่งใหม่พร้อมการรับประกันจากศูนย์ซ่อม SIMODRIVE เฉพาะทางเป็นโซลูชันการบำรุงรักษาที่ใช้งานได้จริงและคุ้มค่าสำหรับเครื่องจักรที่การอัพเกรดระบบขับเคลื่อนเต็มรูปแบบ (เป็น SINAMICS S120) ไม่สมเหตุสมผล

คำถามที่ 5: ต้องใช้ตัวต้านทานพัลส์ (ตัวต้านทานเบรก) ใดกับโมดูลป้อนเข้าที่ไม่ได้รับการควบคุมนี้

6SN1146-1AB00-0BA1 ไม่มีตัวต้านทานพัลส์ — ตัวต้านทานพัลส์เป็นโมดูลแยกต่างหากในระบบ SIMODRIVE 611

ตัวต้านทานพัลส์ที่เหมาะสมจะถูกเลือกโดยพิจารณาจากพลังงานเบรกทั้งหมดและกำลังเบรกสูงสุดของโมดูลแกนที่เชื่อมต่ออยู่ เอกสารการกำหนดค่าไดรฟ์ SIMODRIVE 611 ของ Siemens มีตารางการเลือกที่สัมพันธ์กับพิกัดโมดูลป้อนเข้า ขนาดมอเตอร์แกนที่เชื่อมต่อ และหมายเลขแค็ตตาล็อกโมดูลตัวต้านทานพัลส์ที่เหมาะสม

โมดูลตัวต้านทานพัลส์เชื่อมต่อกับบัสลิงค์ DC ในตู้เดียวกัน และดูดซับพลังงานการเบรกจากโมดูลแกนที่เชื่อมต่อทั้งหมดเมื่อลดความเร็วลง