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更新日期2020-06-03 10:20

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西门子

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概述

由于带有分开的电源装置和控制单元,SINAMICS S120 变频调速柜系统可完美地满足大量不同驱动任务的要求。

控制单元根据要控制的驱动器数量和所需性能级别进行选择,而电源装置的额定值必须要满足系统的电能要求。控制单元和电源装置之间的连接可非常简便地使用数字系统接口 DRIVE‑CLiQ 来完成。

控制装置

CU310‑2 PN 控制单元和 SIMOTION D4x5‑2

CU310‑2 DP 和 CU310‑2 PN 控制单元

CU310 2 控制单元用于控制单机传动装置。标配有一个 PROFIBUS 接口 (CU310 2 DP) 或一个 PROFINET 接口 (CU310 2 PN) 以及一个 TTL/HTL 编码器分析电路。

控制单元 CU320‑2

CU320‑2 控制单元用于多个传动装置。此时,以下设备可通过控制单元 CU320‑2 运行。

  • V/f 模式下最多 12 个转动装置,或

  • 伺服或矢量控制模式下组多 6 个传动装置。

CU320-2 控制单元可用于在多个传动装置间建立连接,并实现简单工艺功能。

SIMOTION D 控制单元

SIMOTION D 控制单元用于实现协调运动控制,如同步运行、电子齿轮、凸轮或复杂工艺功能。
SIMOTION D 控制单元具有一系列性能型号:

  • SIMOTION D410-2,用于控制 1 到 3 个轴

  • SIMOTION D425‑2,用于控制最多 16 个轴

  • SIMOTION D435‑2,用于控制最多 32 个轴

  • SIMOTION D445‑2,用于控制最多 64 个轴

  • SIMOTION D455‑2,用于控制最多 128 个轴

STARTER 调试工具用于对各种类型控制单元进行调试和诊断。SIMOTION D 控制单元需要使用 SCOUT 工程软件(包含 STARTER 工具)。

有关 STARTER 和 SCOUT 的详细信息,请参见“工程组态软件”和“SIMOTION 运动控制系统”。

电源模板

最简单的 SINAMICS S120 传动系统由一个 CU310 2 控制单元和一个变频装置组成。变频装置中集成有一个进线整流器、一个直流回路和一个用于为电机供电的逆变器。

 

带有 CU310‑2 控制单元的块型电源模块

 

电源模块针对不能将电能回馈至电源的驱动器而设计。制动过程中产生的能量通过制动电阻器而被转换为热量。

变频装置也可通过 CU320-2 控制单元、SIMOTION D4x5 2 或 CX32 2 Controller Extension 来运行,例如,在向一个多轴传动组中添加了一个单机传动装置之后。在此情况下,书本型电源模块必须配有 CUA31/CUA32 控制单元适配器。该多轴传动组通过 DRIVE CLiQ 连接到 CU320 2 控制单元、SIMOTION D4x5 2 或 CX32 2 Controller Extension。机架型电源模块可使用一条 DRIVE-CLiQ 电缆直接连接到多轴控制单元。

电机模块

电机模块中集成了一个直流环节和一个用于为电机供电的逆变器。

 

CU320‑2 控制单元、电源模块和两个书本型电机模块

 

逆变柜适合在多机传动装置中使用,由 CU320 2 控制单元、SIMOTION D4x5 2 或 CX32 2 Controller Extension 进行控制。多个电机模块是通过一条共用直流母线相互连接的。由于多个电机模块共用同一个直流环节,因此它们可相互交换能量,即如果一个以发电机模式运行的电机模块产生了电能,该电能就可被以电机模式运行的另一个电机模块使用。由电源模块为电压源直流链路提供电源电压。

电源模块

电源模块可产生一个直流电压,用于通过电压源直流链路向电机模块供电。

基本电源模块

基本整流柜仅能够实现整流运行,即,它们不能将再生能量回馈到供电系统。若产生再生能量,例如,驱动装置制动时,必须通过一个制动模块和一个制动电阻器,将制动能量转换成热。如果基本电源模块用作馈电,必须安装相匹配的电源电抗器。可选装电源滤波器,来限制干扰,以符合 Class C2 限制 (EN 61800‑3)。

 

非调节型电源模块 (Smart Line)

非调节型电源模块可供电,并可返回再生能量到供电系统。只有在驱动系统在掉电后需要控制减速时(即能量不能储存),才需要使用制动模块和制动电阻器。如果非调节型电源模块用作馈电,必须安装相匹配的电源电抗器。为了确保符合 EN 61800 3 标准的类别 C2 所规定的限值,还可以安装一个进线滤波器 EN 61800‑3。

 

调节型电源模块 (Active Line)

调节型电源模块可供电,并可返回再生能量到供电系统。只有在驱动系统在掉电后需要控制减速时(即能量不能储存),才需要使用制动模块和制动电阻器。但是,与基本电源模块和非调节型电源模块相比,调节型电源模块可产生可调直流电压,而不管电网波动如何。在这种情况下,电源电压必须保持在容许的电压公差范围内。调节型输入模块从电源吸收波形基本上是正弦波的电流,限制了任何有害谐波成分。

为了运行有源整流装置,必须使用适宜的有源滤波装置。为了确保符合 EN 61800 3 标准的类别 C2 所规定的限值,还可以安装一个进线滤波器 EN 61800‑3。

 

有关组态采用 SINAMICS S120 的传动系统的详细信息,请参见“系统说明 – 规格设计”。

电源模块、电机模块和输入模块分为书本型、紧凑书本型、块型和机架型:

  • 用于单轴的块型和机架型电源模块,

  • 书本型、紧凑书本型和机架型电机模块和输入模块。

冷却方式

根据具体结构型式,有各种冷却方式可供采用:

 

内部空气冷却

在这种标准解决方案中,来自驱动部件的电子电路和功率部分的功率损耗通过自然冷却或布置到控制柜内部的强迫通风冷却系统来排除。

外部空气冷却

外部空气冷却采用“通孔”方法。部件的功率部分散热器穿过控制柜的安装表面,从而将功率部分散出的热量释放到一个独立的外部冷却回路。控制柜中保留的仅有热量是由电子部件散发的。在此“机械接口”处可取得 IP54 防护等级。带有散热片和风扇装置(在供货范围内)的散热器从后部伸出到一个单独的通风区域内,该通风区域也可向外敞开。

冷却板冷却

采用冷却板技术的设备可通过设备后表面上的一个热接口,将功率单元的功率耗散到一个外部散热器。例如,该外部散热器可以是水冷式散热器。

液体冷却

在液体冷却式装置上,散热器上安装有功率半导体,冷却介质从该散热器中流过。装置产生的大部分热量由冷却介质吸收,并可散到控制柜外面。

定制应用

不同形式的设备可作为一种完整系统解决方案来购买。用户可利用传动装置专家的专有知识,无需花费宝贵的时间来计算具体应用的热量设计要求。对于特定应用(例如,涉及采用冷却板冷却或外部空气冷却的设备或装置型液体冷却式设备的应用),用户可得到一种技术可靠的解决方案,可以降低工程开销。例如,该解决方案可以是书本型设备的传动装置组(采用冷却板冷却,且便于组装到一个共用的冷却板上),直至配有冷却系统和温度/冷凝控制的完整控制柜。

我们可根据要求提供详细信息。

能效

SINAMICS S120 变频调速柜可对各个轴的电能进行回收并在多轴配置的直流回路中使用,并且可将能量回馈到电源系统中,从而节省了能量。即使在完全馈电下,控制柜中也不会产生多余热量。由于有源整流装置可防止产生容性和感性无功电流,因此,SINAMICS S120 还能确保电源中不会产生不必要的功率损耗,并且不会产生电流谐波。这不仅防止了对其它负载造成有害影响,同时也降低了控制柜中产生的热量。

系统部件

系统部件分为以下类别:

  • 直流链路组件
    例如制动模块和制动电阻

  • 负载侧功率组件
    例如,电机电抗器

  • 辅助系统组件
    例如端子模块、操作面板和通信板

  • 编码器系统接口
    用于将各种编码器连接到 SINAMICS S120

书本型变频调速柜

书本型单元最适合于多轴应用,它们是彼此相邻安装的。共用电压源直流环节采用集成连接方式。书本型设备可采用内部或外部空气冷却。

 

紧凑书本型

从书本型模块,我们针对具有很高紧凑性要求的驱动装置开发出紧凑书本型模块。紧凑书本型提供具有相同性能的书本型的所有积极特性,但总高度减小,过载能力更大。紧凑书本型模块尤其适合集成到具有很高动态要求和安装空间有限的机器中。

 

紧凑书本型模块的冷却方式为内部空气冷却和冷却板冷却。

块型

块型模块最适合单轴应用,仅具有电源模块。

CU310-2 控制单元可直接进行卡装。这些装置是通过内部空气冷却或液体冷却方式进行冷却的。

 

装机装柜型变频调速柜

输出较高的单元(大约 100 kW 及以上)的结构形式为机架型。它们分为输入模块、电源模块和电机模块。机架型模块是通过一个内部空气冷却回路进行冷却的。可以针对特殊应用(如挤出过程或船舶工程)订购水冷式设备。CU310‑2 控制单元可被集成到电源模块中。

 

机柜模块型

除了此产品目录中所描述的变频调速柜外,SINAMICS S120 变频调速柜系列还提供了专门为工厂工程应用设计的变频调速柜系统。将柜体单元进行组合,可以构成一个柜组,总够输出功率最高可达 4500 kW (6000 hp)。

该模块化系统非常适用于带有中央馈电模块和一条共用直流母线的多电机驱动器,通常可在造纸机、滚轧机、试验台或起重装置中使用。由于具有模块化的设计,因此可将所有部件进行组合,以满足封闭机柜系统中的要求。

对于这些变频调速柜,提供了三种馈电模块(基本型输入模块、智能型输入模块和调节型输入模块)以及特殊制动模块和辅助模块。该系统具有 IP20、IP21、IP23、IP43 和 IP54 等防护等级。变频装置通过 DRIVE-CLiQ 与中央控制单元通信。

 

带有用于一个多电机驱动器的 SINAMICS S120 变频调速柜的驱动系统布局示例

功率范围可根据需要通过并联最多 4 个模块加以扩展。

我们可根据要求提供详细信息。

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