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西門子SINAMICS S120 變頻調(diào)速柜系統(tǒng)
概述
由于帶有分開的電源裝置和控制單元，SINAMICS S120 變頻調(diào)速柜系統(tǒng)可完美地滿足大量不同驅(qū)動(dòng)任務(wù)的要求。
控制單元根據(jù)要控制的驅(qū)動(dòng)器數(shù)量和所需性能級別進(jìn)行選擇，而電源裝置的額定值必須要滿足系統(tǒng)的電能要求?？刂茊卧碗娫囱b置之間的連接可非常簡便地使用數(shù)字系統(tǒng)接口 DRIVE?CLiQ 來完成。
控制裝置
控制單元 CU310-2 PN
控制單元 CU320-2 PN
CU310?2 DP 和 CU310?2 PN 控制單元
CU310 2 控制單元用于控制單機(jī)傳動(dòng)裝置。標(biāo)配有一個(gè) PROFIBUS 接口 (CU310 2 DP) 或一個(gè) PROFINET 接口 (CU310 2 PN) 以及一個(gè) TTL/HTL 編碼器分析電路。
控制單元 CU320?2
CU320?2 控制單元用于多個(gè)傳動(dòng)裝置。此時(shí)，以下設(shè)備可通過控制單元 CU320?2 運(yùn)行。
- V/f 模式下多 12 個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)裝置，或
- 伺服或矢量控制模式下組多 6 個(gè)傳動(dòng)裝置。
CU320-2 控制單元可用于在多個(gè)傳動(dòng)裝置間建立連接，并實(shí)現(xiàn)簡單工藝功能。
電源模板
的 SINAMICS S120 傳動(dòng)系統(tǒng)由一個(gè) CU310 2 控制單元和一個(gè)變頻裝置組成。變頻裝置中集成有一個(gè)進(jìn)線整流器、一個(gè)直流回路和一個(gè)用于為電機(jī)供電的逆變器。
帶有 CU310 2 控制單元的塊型電源模塊和 BOP20 基本操作面板
電源模塊針對不能將電能回饋至電源的驅(qū)動(dòng)器而設(shè)計(jì)。制動(dòng)過程中產(chǎn)生的能量通過制動(dòng)電阻器而被轉(zhuǎn)換為熱量。
變頻裝置也可通過 CU320-2 控制單元、SIMOTION D4x5 2 或 CX32 2 Controller Extension 來運(yùn)行，例如，在向一個(gè)多軸傳動(dòng)組中添加了一個(gè)單機(jī)傳動(dòng)裝置之后。在這種情況下，塊型功率模塊必須配備 CUA31/CUA32 控制單元適配器。該多軸傳動(dòng)組通過 DRIVE CLiQ 連接到 CU320 2 控制單元、SIMOTION D4x5 2 或 CX32 2 Controller Extension。使用 DRIVE-CLiQ 電纜可以將裝機(jī)裝柜型功率模塊直接連接到控制單元。
電機(jī)模塊
電機(jī)模塊中集成了一個(gè)直流環(huán)節(jié)和一個(gè)用于為電機(jī)供電的逆變器。
CU320?2 控制單元、電源模塊和兩個(gè)書本型電機(jī)模塊
逆變裝置設(shè)計(jì)用于多軸傳動(dòng)。多個(gè)電機(jī)模塊是通過一條共用直流母線相互連接的。由于多個(gè)電機(jī)模塊共用同一個(gè)直流環(huán)節(jié)，因此它們可相互交換能量，即如果一個(gè)以發(fā)電機(jī)模式運(yùn)行的電機(jī)模塊產(chǎn)生了電能，該電能就可被以電機(jī)模式運(yùn)行的另一個(gè)電機(jī)模塊使用。由電源模塊為電壓源直流鏈路提供電源電壓。
電源模塊
電源模塊可產(chǎn)生一個(gè)直流電壓，用于通過電壓源直流鏈路向電機(jī)模塊供電。
基本電源模塊
基本整流柜僅為整流供電工作而設(shè)計(jì)，即，它無法將再生能量回饋給電網(wǎng)。若產(chǎn)生再生能量，例如，驅(qū)動(dòng)裝置制動(dòng)時(shí)，必須通過一個(gè)制動(dòng)模塊和一個(gè)制動(dòng)電阻器，將制動(dòng)能量轉(zhuǎn)換成熱。如果基本電源模塊用作饋電，必須安裝相匹配的電源電抗器。為了確保符合 EN 61800 3 標(biāo)準(zhǔn)的類別 C2 所規(guī)定的限值，還可以安裝一個(gè)進(jìn)線濾波器 EN 61800?3。
非調(diào)節(jié)型電源模塊 (Smart Line)
非調(diào)節(jié)型電源模塊可供電，并可返回再生能量到供電系統(tǒng)。只有在驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)在掉電后需要控制減速時(shí)（即能量不能儲存），才需要使用制動(dòng)模塊和制動(dòng)電阻器。如果非調(diào)節(jié)型電源模塊用作饋電，必須安裝相匹配的電源電抗器。為了確保符合 EN 61800 3 標(biāo)準(zhǔn)的類別 C2 所規(guī)定的限值，還可以安裝一個(gè)進(jìn)線濾波器 EN 61800?3。
調(diào)節(jié)型電源模塊 (Active Line)
調(diào)節(jié)型電源模塊可供電，并可返回再生能量到供電系統(tǒng)。只有在驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)在掉電后需要控制減速時(shí)（即能量不能儲存），才需要使用制動(dòng)模塊和制動(dòng)電阻器。但是，與基本電源模塊和非調(diào)節(jié)型電源模塊相比，調(diào)節(jié)型電源模塊可產(chǎn)生可調(diào)直流電壓，而不管電網(wǎng)波動(dòng)如何。在這種情況下，電源電壓必須保持在容許的電壓公差范圍內(nèi)。調(diào)節(jié)型輸入模塊從電源吸收波形基本上是正弦波的電流，限制了任何有害諧波成分。
為了操作有源整流裝置，必須使用具有適當(dāng)額定值的有源濾波裝置。為了確保符合 EN 61800 3 標(biāo)準(zhǔn)的類別 C2 所規(guī)定的限值，還可以安裝一個(gè)進(jìn)線濾波器 EN 61800?3。
有關(guān)組態(tài)采用 SINAMICS S120 的傳動(dòng)系統(tǒng)的詳細(xì)信息，請參見“系統(tǒng)說明 – 規(guī)格設(shè)計(jì)”。
電源模塊、電機(jī)模塊和輸入模塊分為書本型、緊湊書本型、塊型和機(jī)架型：
- 塊型和裝機(jī)裝柜型功率模塊，
- 書本型、緊湊書本型和機(jī)架型電機(jī)模塊和輸入模塊。
冷卻方式
根據(jù)具體結(jié)構(gòu)型式，有兩個(gè)冷卻方式可供采用：
內(nèi)部空氣冷卻
在這種標(biāo)準(zhǔn)解決方案中，來自驅(qū)動(dòng)部件的電子電路和功率部分的功率損耗通過自然冷卻或布置到控制柜內(nèi)部的強(qiáng)迫通風(fēng)冷卻系統(tǒng)來排除。
液體冷卻
對于液冷型變頻調(diào)速裝置，散熱器上安裝有功率半導(dǎo)體器件，冷卻介質(zhì)從該散熱器中流過。裝置產(chǎn)生的大部分熱量由冷卻介質(zhì)吸收，并可散到控制柜外面。
定制應(yīng)用
不同形式的設(shè)備可作為一種完整系統(tǒng)解決方案來購買。用戶可利用傳動(dòng)裝置專家的專有知識，無需花費(fèi)寶貴的時(shí)間來計(jì)算具體應(yīng)用的熱量設(shè)計(jì)要求。尤其是在液冷型變頻調(diào)速裝置的應(yīng)用中，用戶可獲得技術(shù)上可靠的解決方案，并可降低其工程成本。該系統(tǒng)解決方案可擴(kuò)展為具有冷卻系統(tǒng)和溫度/冷凝控制的成套控制柜。
我們可根據(jù)要求提供詳細(xì)信息。
能效
SINAMICS S120 變頻調(diào)速柜可對各個(gè)軸的電能進(jìn)行回收并在多軸配置的直流回路中使用，并且可將能量回饋到電源系統(tǒng)中，從而節(jié)省了能量。即使在*饋電下，控制柜中也不會產(chǎn)生多余熱量。由于有源整流裝置可防止產(chǎn)生容性和感性無功電流，因此，SINAMICS S120 還能確保電源中不會產(chǎn)生不必要的功率損耗，并且不會產(chǎn)生電流諧波。這不僅防止了對其它負(fù)載造成有害影響，同時(shí)也降低了控制柜中產(chǎn)生的熱量。
系統(tǒng)部件
系統(tǒng)部件分為以下類別：
- 直流鏈路組件
例如，制動(dòng)模塊和制動(dòng)電阻器 - 負(fù)載側(cè)功率組件
例如，電機(jī)電抗器 - 附帶系統(tǒng)部件
例如，終端模塊、操作員面板和通訊板 - 編碼器系統(tǒng)接口
用于將各種編碼器連接到 SINAMICS S120
書本型變頻調(diào)速柜
書本型單元于多軸應(yīng)用，它們是彼此相鄰安裝的。公共直流回路連接一種集成式連接。它們是通過一個(gè)內(nèi)部空氣冷卻回路進(jìn)行冷卻的。
緊湊書本型
從書本型模塊，我們針對具有很高緊湊性要求的驅(qū)動(dòng)裝置開發(fā)出緊湊書本型模塊。緊湊式書本型提供了書本型的幾乎全部優(yōu)點(diǎn)，但總高度減小，過載能力更高。它們是通過一個(gè)內(nèi)部空氣冷卻回路進(jìn)行冷卻的。
塊型
塊型模塊單軸應(yīng)用，僅具有電源模塊。
CU310-2 可直接進(jìn)行卡裝。它們是通過一個(gè)內(nèi)部空氣冷卻回路進(jìn)行冷卻的。
通過推穿型，電源模塊散熱片延伸穿過控制柜的后面板，從而有利于冷卻。推穿型應(yīng)該用于控制柜內(nèi)部產(chǎn)生的功率損耗量必須小化的應(yīng)用中。
裝機(jī)裝柜型變頻調(diào)速柜
輸出功率更高的裝置（約 100 kW 或更高）采用變頻調(diào)速裝置結(jié)構(gòu)。它們分為整流裝置、電源模塊和逆變裝置。機(jī)架型模塊是通過一個(gè)內(nèi)部空氣冷卻回路進(jìn)行冷卻的?？梢葬槍μ厥鈶?yīng)用（如擠出過程或船舶工程）訂購水冷式設(shè)備。CU310?2 控制單元可被集成到電源模塊中。
產(chǎn)品目錄 D 21.3 中提供了液冷型變頻器的其它信息。
變頻調(diào)速柜
除產(chǎn)品目錄中列出的變頻器外，SINAMICS S120 變頻調(diào)速柜是一個(gè)適用于多機(jī)傳動(dòng)的模塊化機(jī)柜系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用集中整流供電和公共直流母排。通常應(yīng)用于紙加工機(jī)械、軋機(jī)、試驗(yàn)臺或升降機(jī)等領(lǐng)域?？绽湫妥冾l調(diào)速柜的總額定功率可高達(dá) 4500 kW，而水冷型可高達(dá) 5700 kW。
系統(tǒng)的主要組成部分：
- 進(jìn)線柜
- 基本電源模塊
- 非調(diào)節(jié)型電源模塊 (Smart Line)
- 有源整流柜，包括有源濾波柜
- 集中制動(dòng)柜
- 電機(jī)模塊
- 輔助電源柜
