Se il sistema è in funzione, il sistema deve essere in funzione per un periodo di tempo inferiore a due anni.

Siemens 6RY1703-0CA03 | SIMOREG DC-MASTER 6RA70 Scheda di Alimentazione Campo — C98043-A7014-L1, Per Correnti Armatura da 30 a 100A, Prodotto Attivo

Panoramica

La Siemens 6RY1703-0CA03 è la Scheda di Alimentazione Campo per azionamenti SIMOREG DC-MASTER 6RA70 nella gamma di corrente armatura da 30A a 100A — la scheda dedicata che gestisce l'alimentazione DC controllata all'avvolgimento di campo del motore DC.

In un sistema di azionamento per motori DC, l'avvolgimento di campo e l'avvolgimento di armatura sono alimentati indipendentemente: l'avvolgimento di armatura (dove la sezione di potenza principale dell'azionamento converte AC in DC controllata) trasporta la corrente di carico e produce coppia, mentre l'avvolgimento di campo stabilisce il flusso magnetico del motore. 

La scheda di alimentazione campo controlla questo flusso magnetico e, attraverso di esso, la forza controelettromotrice (FEM), la costante di coppia e le caratteristiche operative del motore su tutta la gamma di velocità.

Comprendere perché la scheda di alimentazione campo è importante richiede una breve analisi della fisica dei motori DC.

La tensione di armatura di un motore DC a eccitazione separata o in derivazione è correlata alla sua velocità e alla forza del campo tramite l'equazione della FEM: V_a ≈ K × φ × n, dove K è una costante della macchina, φ è il flusso di campo e n è la velocità di rotazione. Alla velocità base (la velocità alla quale la tensione di armatura raggiunge il suo valore nominale), il campo è alla massima intensità e il motore eroga la coppia nominale alla corrente nominale.

Al di sopra della velocità base, il campo viene progressivamente indebolito — riducendo φ — il che consente alla velocità di aumentare mentre la tensione di armatura rimane costante. Questo indebolimento di campo è il meccanismo che estende la gamma di velocità di un motore DC al di sopra della velocità base, e la scheda di alimentazione campo lo esegue sotto il comando della scheda di controllo CUD1 del SIMOREG.

Per gli azionamenti nella gamma di corrente armatura da 30–100A — che copre motori DC da circa pochi kilowatt fino a circa 45 kW a seconda della tensione — la scheda di alimentazione campo C98043-A7014-L1 fornisce l'uscita DC rettificata e regolata necessaria all'avvolgimento di campo del motore.

La scheda riceve il setpoint della corrente di campo dalla scheda microprocessore CUD1, confronta la corrente di campo effettiva (misurata tramite shunt o trasformatore di corrente) con il setpoint e regola l'angolo di accensione dei propri tiristori per mantenere precisamente la corrente di campo comandata.

Specifiche Chiave

Controllo Campo Motore DC — Perché è Importante

La scheda di alimentazione campo occupa una posizione nel 6RA70 che è facile trascurare quando l'attenzione è focalizzata sulla sezione di potenza principale dell'armatura.

Ma il controllo di campo non è una funzione secondaria — è il meccanismo attraverso il quale l'azionamento controlla la velocità del motore al di sopra della velocità base, l'orientamento del campo del motore durante l'inversione e la modalità critica di economia di campo che riduce il consumo di potenza a vuoto durante lo standby.

Indebolimento di campo per gamma di velocità estesa: Quando la tensione di armatura si avvicina al suo limite nominale, un ulteriore aumento della velocità richiede la riduzione della corrente di campo.

Il loop di regolazione della scheda di alimentazione campo esegue questa riduzione in modo fluido e continuo, mantenendo un funzionamento stabile del motore nella gamma di indebolimento di campo. 

Un indebolimento di campo brusco o scarsamente regolato produce instabilità di velocità e può causare picchi di corrente di armatura che attivano la protezione da sovracorrente dell'azionamento.

Economia di campo: Durante i periodi di standby, quando il motore è fermo o funziona a carico minimo, il CUD1 può comandare alla scheda di alimentazione campo di ridurre la corrente di campo a un livello di economia programmato — tipicamente 30–50% della corrente di campo nominale.

Ciò riduce il consumo di potenza a vuoto (la resistenza dell'avvolgimento di campo dissipa potenza reale proporzionale a I²R) senza richiedere un ciclo completo di scarica e ripristino del campo ogni volta che il motore riprende il funzionamento.

Per motori di grandi dimensioni con avvolgimenti di campo pesanti, questa funzione produce significativi risparmi energetici durante un turno di produzione.

Monitoraggio inversione di campo: Negli azionamenti SIMOREG a 4 quadranti utilizzati per applicazioni reversibili, il CUD1 monitora la corrente di campo durante le sequenze di inversione del motore.

La scheda di alimentazione campo deve mantenere una corrente di campo stabile durante il cambio di direzione; l'instabilità della corrente di campo durante l'inversione causa picchi di corrente di armatura e potenzialmente una commutazione instabile nel sistema spazzole/collettore del motore DC.

6RY1703-0CA03 nell'Architettura delle Schede 6RA70

L'architettura SIMOREG 6RA70 distribuisce le funzioni dell'azionamento su più schede specializzate: il CUD1 (6RY1703-0AA00) gestisce tutto il controllo digitale, la parametrizzazione e la comunicazione; la Scheda di Interfaccia di Potenza (6RY1703-0DA01 o -0DA02) gestisce l'accensione dei tiristori per la sezione di potenza dell'armatura; e la Scheda di Alimentazione Campo (questa unità) fornisce l'accensione e il controllo dedicati dei tiristori per il circuito di campo. Ogni scheda è abbinata alla corrente nominale dell'armatura dell'azionamento.

All'interno della gamma di corrente armatura 30–100A, la scheda di alimentazione campo C98043-A7014-L1 serve tutte le unità.

La scheda companion 6RY1703-0CA01 (C98043-A7014-L2) subentra per gli azionamenti più grandi da 140–510A, e una famiglia di schede completamente diversa (6RY1703-0EA01 e 0EA03) serve la gamma di corrente più elevata (850–1680A).

Questa selezione di schede specifica per la corrente garantisce che i tiristori di campo e i componenti di misurazione della corrente siano dimensionati in modo appropriato per ogni classe di azionamento.

La scheda di alimentazione campo si collega al backplane dell'elettronica dell'azionamento e riceve i suoi parametri operativi e il setpoint della corrente di campo dal CUD1 tramite il bus interno.

Il feedback della corrente di campo dal circuito di campo del motore ritorna alla scheda tramite ingressi dedicati per la misurazione della corrente di campo, chiudendo il loop di regolazione della corrente di campo a livello di scheda senza caricare le risorse di elaborazione del CUD1.

Stato Prodotto Attivo — Disponibilità a Lungo Termine

A differenza di molte schede nel catalogo ricambi SIMOREG 6RA70 che hanno raggiunto lo stato PM900 (discontinuato) con l'invecchiamento della piattaforma, la 6RY1703-0CA03 mantiene la classificazione PM300 (Prodotto Attivo).

Siemens continua a produrre e fornire questa scheda come ricambio standard, riflettendo la sostanziale base installata di azionamenti 6RA70 nell'industria pesante che continueranno a operare per anni o decenni oltre la data di messa in servizio originale della macchina.

Laminatoi, macchine per carta, argani minerari, grandi estrusori e sistemi di propulsione navale hanno spesso cicli di vita misurati in decenni, e la robustezza del SIMOREG 6RA70 lo rende l'azionamento DC di scelta per applicazioni in cui l'uptime e la longevità sono i criteri ingegneristici primari.

La continua disponibilità della scheda di alimentazione campo — uno degli elementi di manutenzione chiave in qualsiasi sistema di azionamento DC — è essenziale per la proposta di costo totale di proprietà per queste installazioni di lunga durata.

FAQ

D1: La stessa scheda di alimentazione campo 6RY1703-0CA03 può essere utilizzata su tutti gli azionamenti 6RA70 da 30–100A indipendentemente dalla tensione nominale dell'armatura?

Sì. La classificazione della scheda di alimentazione campo si riferisce alla gamma di corrente dell'armatura dell'azionamento 6RA70 in cui è installata, non alla corrente di campo stessa. Gli avvolgimenti di campo dei motori DC assorbono tipicamente una frazione della corrente nominale dell'armatura del motore — correnti di campo di 2–15A sono comuni per motori nella classe di corrente armatura 30–100A.

La scheda C98043-A7014-L1 gestisce la funzione di alimentazione di campo per l'intera gamma di armatura da 30–100A, indipendentemente dal fatto che l'azionamento sia un'unità da 400V, 460V o 575V, poiché i tiristori di alimentazione di campo prelevano la loro alimentazione AC dalla stessa sorgente del circuito di armatura tramite le connessioni interne dell'azionamento.

D2: Quali sono i segnali che indicano un guasto della scheda di alimentazione campo e come influisce il guasto sul funzionamento dell'azionamento?

Il guasto della scheda di alimentazione campo si manifesta tipicamente come una delle diverse condizioni di guasto.

Se la scheda perde la sua capacità di regolazione della corrente di campo, il CUD1 dell'azionamento rileva una corrente di campo anomala tramite il set di parametri e genera codici di guasto relativi ai guasti del circuito di campo. I sintomi possono includere il rifiuto dell'azionamento di avviarsi (poiché il CUD1 verifica la corrente di campo prima di abilitare l'armatura), velocità del motore instabile a velocità più elevate nella gamma di indebolimento di campo (dove l'accuratezza della corrente di campo è più critica), o l'azionamento che funziona a piena corrente di campo e non è in grado di superare la velocità base.

In alcune modalità di guasto, il gate drive del tiristore di campo fallisce e il motore perde tutta l'eccitazione di campo — il che in un motore in funzione causa l'accelerazione dell'armatura verso la fuga (se il motore sta anche azionando un carico che lo fa girare).

Le funzioni di monitoraggio dell'azionamento rilevano questa perdita di campo e disattivano l'uscita dell'armatura.

D3: La 6RY1703-0CA03 è elencata come prodotto attivo. Porta la garanzia di fabbrica originale Siemens se acquistata tramite canali autorizzati?

Sì. I prodotti in stato attivo acquistati tramite la rete di distribuzione autorizzata Siemens sono coperti dai termini di garanzia standard del produttore. Lo stato PM300 conferma che Siemens continua a produrre e supportare questa scheda.

Quando si acquista da canali di surplus o aftermarket — che forniscono schede testate e ricondizionate da apparecchiature dismesse — la garanzia del produttore non si applica, ma i fornitori affidabili forniscono la propria copertura di garanzia.

Per applicazioni di azionamento critiche, si consiglia di acquistare tramite canali autorizzati o un programma di test documentato per verificare la funzionalità della scheda di campo prima dell'installazione.

D4: Durante la sostituzione della scheda di alimentazione campo, è necessario eseguire una ri-commissioning completa dell'azionamento?

Non tipicamente. La scheda di alimentazione campo non memorizza i parametri applicativi dell'azionamento — questi sono memorizzati sul CUD1 (scheda di controllo microprocessore). La sostituzione della scheda di alimentazione campo mantenendo intatto il CUD1 preserva l'intero set di parametri dell'azionamento.

Dopo la sostituzione, è necessaria una verifica del funzionamento del circuito di campo: confermare che la regolazione della corrente di campo sia stabile al setpoint comandato nell'intera gamma di indebolimento di campo e verificare che la modalità di economia di campo funzioni correttamente.

La diagnostica integrata del SIMOREG (accessibile tramite il pannello operatore PMU o il software STARTER) consente il monitoraggio in tempo reale della corrente di campo per confermare il corretto funzionamento della scheda dopo l'installazione.

D5: Come interagisce la scheda di alimentazione campo con il circuito di inversione dell'armatura in un azionamento SIMOREG a 4 quadranti?

In un azionamento SIMOREG a 4 quadranti, la sezione di potenza dell'armatura dispone di due ponti tiristori antiparalleli che consentono sia la corrente di armatura in avanti che in retromarcia.

Durante un'inversione di direzione, il CUD1 coordina i circuiti di armatura e di campo: la corrente di armatura viene ridotta a zero, il circuito di campo mantiene il suo livello di flusso comandato per tutto il tempo, e quindi la corrente di armatura viene ristabilita nella direzione opposta. 

Il ruolo della scheda di alimentazione campo è quello di mantenere la corrente di campo stabile durante l'inversione — qualsiasi disturbo della corrente di campo durante l'inversione può causare problemi di commutazione nel motore DC (in particolare nei motori con interpoli deboli) e deve essere evitato.

La larghezza di banda del loop di regolazione della scheda di alimentazione campo è impostata dai parametri del controllore di campo del CUD1 per essere coerente con i requisiti dinamici del controllore di armatura.