ماژول تزریق سیمدروید 6SN1146-1AB00-0BA1 6SN1 146-1AB00-0BA1 6SN1146-1ABOO-OBA1

ماژول ورودی 6SN1146-1AB00-0BA1 زیمنس | SIMODRIVE 611 — 5/10 کیلووات غیرتنظیمی، ورودی 380-480 ولت AC، خروجی لینک DC، خنک‌کننده داخلی/خارجی، بازده 98%، 6.5 کیلوگرم

مرور کلی

ماژول ورودی غیرتنظیمی 5/10 کیلووات زیمنس 6SN1146-1AB00-0BA1 برای سیستم درایو SIMODRIVE 611 است — ماژولی که برق متناوب سه فاز را به ولتاژ باس DC تبدیل می‌کند که تمام ماژول‌های محور و اسپیندل SIMODRIVE 611 انرژی خود را از آن می‌گیرند.در یک کابینت درایو چند محوره SIMODRIVE 611، ماژول ورودی دروازه قدرت است: هر چیزی که در سمت راست آن روی باس لینک DC قرار دارد — ماژول‌های محور تغذیه که X، Y، Z را هدایت می‌کنند و ماژول اسپیندل — انرژی خود را از طریق رکتیفایر ماژول ورودی و بانک خازن لینک DC دریافت می‌کند.SIMODRIVE 611 سیستم درایو سروو اصلی زیمنس برای ماشین‌آلات ابزار CNC SINUMERIK از اواسط دهه 1990 تا دهه 2000 بود و هنوز هم در تعداد بسیار زیادی از مراکز ماشین‌کاری، ماشین‌های تراش، ماشین‌های سنگ‌زنی و خطوط تولید در سراسر تولید جهانی فعال است.

هنگامی که ماژول ورودی خراب می‌شود — معمولاً به دلیل تخریب خازن، خرابی دیود رکتیفایر، یا مشکلات برد کنترل پس از سال‌ها کارکرد — کل کابینت درایو منبع تغذیه لینک DC خود را از دست می‌دهد و هر محور در دستگاه متوقف می‌شود.

ماژول ورودی یکی از مهم‌ترین نقاط شکست منفرد در سیستم SIMODRIVE 611 است و نگهداری یک قطعه یدکی قابل اعتماد، یک عمل استاندارد برای اپراتورهای دستگاه است.

عنوان غیرتنظیمی این ماژول را از انواع ورودی تنظیمی متمایز می‌کند.

در یک ماژول ورودی تنظیمی (مانند سری 6SN1145)، مدارهای کنترل فعال ولتاژ لینک DC را به یک مقدار پایدار صرف نظر از تغییرات منبع ورودی تنظیم می‌کنند و امکان بازیافت انرژی به شبکه را هنگام ترمز کردن محورهای سروو فراهم می‌کنند (انرژی جنبشی محورهای دستگاه در حال کاهش سرعت به جای اتلاف به صورت گرما در مقاومت‌های ترمز، به شبکه بازمی‌گردد).

ورودی غیرتنظیمی 6SN1146 با استفاده از یک رکتیفایر دیودی غیرفعال، AC را به DC تبدیل می‌کند — سخت‌افزار ساده‌تر، مقاوم‌تر با قطعات کمتر، اما ولتاژ لینک DC با ولتاژ ورودی AC متغیر است و بازیافت امکان‌پذیر نیست؛ انرژی ترمز باید در مقاومت‌های پالس اتلاف شود.

مشخصات کلیدی

پارامتر

مقدار

وظیفه ماژول ورودی حفظ ولتاژ کافی و جریان در دسترس در این باس است تا هر ماژول محور انرژی مورد نیاز خود را برای حرکت فرمان داده شده داشته باشد.

در حالت پایدار — زمانی که محورهای دستگاه در حال شتاب‌گیری نیستند — ماژول‌های محور فقط انرژی مورد نیاز برای حفظ موقعیت در برابر اصطکاک، حفظ سرعت در برابر نیروهای برش ابزار و تغذیه الکترونیک کنترل محور را مصرف می‌کنند.

تقاضای جریان روی لینک DC کم است. در طول شتاب‌گیری سریع — زمانی که تمام محورها به طور همزمان به حداکثر سرعت تغذیه سریع خود شتاب می‌گیرند — تقاضای توان پیک روی لینک DC به شدت افزایش می‌یابد. 

رتبه پیک 10 کیلوواتی 6SN1146-1AB00-0BA1، توانایی ماژول را برای تأمین این تقاضاهای پیک کوتاه از بانک خازن لینک DC (تا 1200 میکروفاراد) بدون افت ولتاژ لینک DC زیر حداقل ولتاژ عملیاتی ماژول‌های محور تعریف می‌کند.

رتبه پیوسته 5 کیلووات، میانگین توانی را تعریف می‌کند که ورودی می‌تواند به طور نامحدود حفظ کند — مناسب برای نصب‌های SIMODRIVE 611 که در آن محورها به طور جمعی به بیش از 5 کیلووات توان ورودی پیوسته نیاز ندارند.

برای ماشین‌هایی با بارهای ماشین‌کاری پیوسته سنگین‌تر، ماژول‌های ورودی بزرگتر (6SN1145 یا انواع 6SN1146 با رتبه بالاتر) رتبه‌های پیوسته بالاتری را ارائه می‌دهند.

گزینه‌های خنک‌کننده — داخلی و خارجی

6SN1146-1AB00-0BA1 از خنک‌کننده داخلی و خارجی پشتیبانی می‌کند و به سازندگان دستگاه و مهندسان خدمات انعطاف‌پذیری در نحوه نصب ماژول می‌دهد:

خنک‌کننده داخلی

از یک فن نصب شده در داخل ماژول برای کشیدن هوا از طریق پره‌های هیت سینک در سطح جلویی یا پشتی ماژول استفاده می‌کند. این رویکرد نصب پیش‌فرض است — فن در عرض 50 میلی‌متری ماژول خودکفا است و هیچ زیرساخت خنک‌کننده خارجی مورد نیاز نیست.

فن خنک‌کننده داخلی به جریان هوای کافی از طریق کابینت SIMODRIVE 611 نیاز دارد — معمولاً با یک واحد فن کابینت در پایین که هوای خنک را به داخل می‌کشد و هوای گرم را از بالا خارج می‌کند.خنک‌کننده خارجی

هیت سینک نیمه‌هادی قدرت ماژول را در خارج از کابینت کنترل نصب می‌کند — معمولاً از طریق یک برش در پنل پشتی کابینت.

هیت سینک از کابینت خارج می‌شود و گرمای خود را مستقیماً به هوای محیط خارج از کابینت (یا به یک صفحه سرد متصل به مدار خنک‌کننده مایع) دفع می‌کند. این چیدمان، گرمای تولید شده توسط مدارهای رکتیفایر ماژول ورودی را خارج از کابینت کنترل نگه می‌دارد، افزایش دما را در داخل کابینت کاهش می‌دهد و نیاز به تهویه مطبوع کابینت را کاهش می‌دهد یا از بین می‌برد. 

خنک‌کننده خارجی در نصب‌هایی که دمای محیط کابینت حاشیه‌ای است، یا جایی که بار حرارتی کل از چندین ماژول درایو در غیر این صورت به یک تهویه مطبوع کابینت بزرگ و گران قیمت نیاز دارد، ترجیح داده می‌شود.

بازده 98% — جریان انرژی در کابینت درایو

رقم بازده 98% 6SN1146-1AB00-0BA1 نشان می‌دهد که ماژول چقدر مؤثر توان ورودی AC را به توان لینک DC تبدیل می‌کند. در خروجی پیوسته 5 کیلووات، 2% توان ورودی به صورت گرما در داخل ماژول اتلاف می‌شود — تقریباً 100 وات.

این 100 وات اجزای داخلی ماژول و هوای اطراف کابینت را گرم می‌کند و باید توسط سیستم خنک‌کننده حذف شود.

در پیک 10 کیلووات، اتلاف گرما برای مدت زمان پیک به حدود 200 وات افزایش می‌یابد — به اندازه کافی کوتاه که جرم حرارتی ماژول گذرا را جذب کند بدون اینکه دما از حدود ایمن فراتر رود.

بازده 98% نشان‌دهنده افت ولتاژ رو به جلوی کم دیودهای رکتیفایر (معمولاً دیودهای شاتکی یا فوق سریع در رکتیفایرهای درایو مدرن) و عدم وجود مدارات تنظیم فعال است که تلفات اضافی ایجاد می‌کنند.

یک ماژول ورودی تنظیمی که ولتاژ لینک DC را از طریق مبدل‌های سوئیچینگ به طور فعال تنظیم می‌کند، به دلیل تلفات سوئیچینگ در مرحله تنظیم فعال، بازده کمی پایین‌تری خواهد داشت.

سوالات متداول

س1: تفاوت بین ماژول‌های ورودی 6SN1146 (غیرتنظیمی) و 6SN1145 (تنظیمی) چیست و هر کدام چه زمانی مناسب است؟

ماژول ورودی تنظیمی 6SN1145 دارای یک رکتیفایر جلوی فعال (AFE) است که از سوئیچینگ IGBT برای تنظیم دقیق ولتاژ لینک DC و امکان بازیافت انرژی به شبکه هنگام ترمز درایوها استفاده می‌کند.

این امر مقاومت‌های پالس (مقاومت‌های ترمز) را حذف کرده و انرژی ترمز را به شبکه بازمی‌گرداند، هزینه‌های عملیاتی و گرما در کابینت را کاهش می‌دهد. ورودی غیرتنظیمی 6SN1146 از یک رکتیفایر دیودی غیرفعال استفاده می‌کند — بدون کنترل فعال، بدون بازیافت — و برای جذب انرژی ترمز به مقاومت‌های پالس نیاز دارد.

ماژول غیرتنظیمی ساده‌تر، مقاوم‌تر و با هزینه اولیه کمتر است. برای ماشین‌آلات ابزار با نیازهای ترمز سبک (محورهای با حرکت کوتاه، اینرسی کم)، ورودی غیرتنظیمی کاملاً کافی است.

برای اسپیندل‌های با اینرسی بالا یا محورهایی با ترمز احیاکننده مکرر (مراکز ماشین‌کاری بزرگ، ماشین‌های تراش سنگین)، قابلیت بازیافت ورودی تنظیمی صرفه‌جویی قابل اندازه‌گیری در انرژی و هزینه را فراهم می‌کند.

س2: آیا 6SN1146-1AB00-0BA1 می‌تواند ماژول‌های محور SIMODRIVE 611 را هم برای محورهای خطی و هم برای اسپیندل به طور همزمان تغذیه کند؟

بله. باس لینک DC SIMODRIVE 611 توسط تمام ماژول‌ها به اشتراک گذاشته می‌شود — ماژول‌های محور تغذیه و ماژول‌های اسپیندل به طور یکسان از همان باسی که ماژول ورودی تغذیه می‌کند، تغذیه می‌کنند.

ماژول ورودی بین نوع محور تمایز قائل نمی‌شود؛ ولتاژ لینک DC را حفظ می‌کند و هر جریانی را که ماژول‌های متصل درخواست می‌کنند، تا حد رتبه پیک، تأمین می‌کند. 

رتبه‌های پیوسته و پیک ماژول ورودی باید در برابر کل تقاضای توان تمام ماژول‌های محور و اسپیندل متصل تحت بدترین چرخه کاری برای کاربرد خاص دستگاه اندازه‌گیری شوند.

س3: ماژول دارای رتبه دمای عملیاتی 0 تا +45 درجه سانتی‌گراد است. اگر دمای محیط کابینت از 45 درجه سانتی‌گراد فراتر رود چه اتفاقی می‌افتد؟

عملیات در دمای محیط بالاتر از +45 درجه سانتی‌گراد نیاز به کاهش رتبه توان پیوسته ماژول ورودی دارد — سیستم خنک‌کننده ماژول نمی‌تواند دمای اجزای داخلی را در حداکثر توان در دمای محیط بالاتر از حد طراحی در محدوده ایمن نگه دارد.

در عمل، کابینت‌های درایو SIMODRIVE 611 با تهویه مناسب یا تهویه مطبوع به ندرت از +45 درجه سانتی‌گراد داخلی فراتر می‌روند مگر اینکه درب کابینت در محیط گرم باز بماند یا تهویه کابینت ناکافی باشد.

اگر دمای محیط کابینت به طور مداوم به +45 درجه سانتی‌گراد نزدیک شود یا از آن فراتر رود، باید از خنک‌کننده خارجی (که در بالا توضیح داده شد) یا خنک‌کننده کابینت اضافی برای حفظ عملکرد قابل اعتماد استفاده شود.

س4: ماژول متوقف شده است. آیا واحدهای جایگزین و تعمیرات هنوز در دسترس هستند؟

تولید OEM زیمنس برای 6SN1146-1AB00-0BA1 تقریباً در سال 2015 متوقف شد. با این حال، پایگاه نصب شده ماشین‌های SIMODRIVE 611 گسترده باقی مانده است و بازار مازاد صنعتی و تعمیر، دسترسی قابل اعتماد به این ماژول را فراهم می‌کند.

تأسیسات تعمیر الکترونیک صنعتی معتبر می‌توانند واحدهای خراب را بازسازی کنند — خازن‌های لینک DC (شایع‌ترین خرابی مرتبط با سن) را تعویض کرده، دیودهای رکتیفایر را آزمایش کرده و برد کنترل را بازسازی کنند.

واحدهای بازسازی شده با گارانتی از تأسیسات تخصصی تعمیر SIMODRIVE، یک راه حل نگهداری عملی و مقرون به صرفه برای ماشین‌هایی هستند که ارتقاء کامل سیستم درایو (به SINAMICS S120) برای آنها توجیه پذیر نیست.

س5: چه مقاومت پالس (مقاومت ترمز) با این ماژول ورودی غیرتنظیمی مورد نیاز است؟

6SN1146-1AB00-0BA1 شامل مقاومت پالس نیست — مقاومت پالس یک ماژول جداگانه در سیستم SIMODRIVE 611 است.

مقاومت پالس مناسب بر اساس کل انرژی ترمز و توان پیک ترمز ماژول‌های محور متصل انتخاب می‌شود. مستندات پیکربندی درایو SIMODRIVE 611 زیمنس جداول انتخاب را ارائه می‌دهد که رتبه ماژول ورودی، اندازه‌های موتور محور متصل و شماره کاتالوگ ماژول مقاومت پالس مناسب را مرتبط می‌کند.

ماژول مقاومت پالس در همان کابینت به باس لینک DC متصل می‌شود و انرژی ترمز را از تمام ماژول‌های محور متصل هنگام کاهش سرعت آنها جذب می‌کند.