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Invertitore di frequenza variabile
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| Luogo di origine | La Gran Bretagna |
| Marca | SIMENS |
| Certificazione | CE ROHS |
| Numero di modello | 6SE6440-2UD31-1CA1 |
Il Siemens 6SE6440-2UD31-1CA1 è la variante a coppia costante da 11 kW della MICROMASTER 440 — l'azionamento a frequenza variabile di punta di Siemens per uso generale, appartenente a una generazione di prodotti che si è affermata nelle installazioni industriali globali nel corso degli anni 2000 e 2010.
La MM440 rappresentava l'offerta più capace di Siemens nel segmento degli azionamenti compatti: più ampia della MM420 nelle sue capacità di controllo (aggiungendo il controllo vettoriale sensorless al V/Hz) e più flessibile della MM430 (che era ottimizzata per applicazioni di ventilatori e pompe e mancava delle elevate portate di sovraccarico necessarie per carichi a coppia costante).
La variante da 11 kW con telaio FSC in questo numero di parte si colloca comodamente al centro della gamma di potenza della MM440, affrontando le dimensioni dei motori più comunemente trovate su sistemi di trasporto, compressori, pompe centrifughe, miscelatori e macchinari industriali generici.
A 26A di corrente di uscita in modalità a coppia costante (sovraccarico elevato) e 32A in modalità a coppia variabile (sovraccarico basso), la capacità di corrente dell'azionamento è correttamente abbinata a un motore da 11 kW in servizio HO e a un motore da 15 kW in applicazioni LO.
La specifica di sovraccarico — 150% per 60 secondi e 200% per 3 secondi in modalità HO — riflette la capacità dell'azionamento di gestire le richieste di corrente transitorie di avviamenti di nastri trasportatori carichi, avviamenti di compressori e altri scenari di accelerazione a inerzia elevata momentanea senza scattare o ridurre le prestazioni.
Per applicazioni di pompe e ventilatori in cui la coppia di carico aumenta con il quadrato della velocità, la classificazione LO consente una selezione più economica della taglia di azionamento successiva inferiore rispetto alla specifica per servizio a coppia costante.
L'azionamento viene fornito senza filtro EMC (-2UD- nel numero di parte), che è la specifica corretta per installazioni in cui un filtro di linea esterno è fornito a livello di quadro elettrico, dove la rete di alimentazione dispone già di filtraggio, o dove lo standard EMC applicabile non richiede filtraggio delle emissioni condotte all'azionamento.
Dove è richiesta la conformità EMC nel punto di installazione — tipicamente in installazioni soggette ai requisiti della Categoria C2 di EN 61800-3 — viene aggiunto un filtro esterno al cavo di alimentazione, oppure dovrebbe essere specificata la variante filtrata (prefisso -2AD-) della stessa potenza.
| Parametro | Valore |
|---|---|
| Potenza Nominale (HO / CT) | 11 kW / 15 hp |
| Potenza Nominale (LO / VT) | 15 kW / 20 hp |
| Ingresso | 3AC, 380–480V ±10%, 47–63Hz |
| Corrente di Ingresso (HO) | 23.1A |
| Corrente di Ingresso (LO/VT) | 33.8A |
| Corrente di Uscita (HO/CT) | 26A |
| Corrente di Uscita (LO/VT) | 32A |
| Dimensione Telaio | FSC |
| Dimensioni (A×L×P) | 245×185×195mm |
| Protezione | IP20 |
| Temperatura Ambiente | −10 a +50°C |
| Sovraccarico (HO) | 150% per 60s / 200% per 3s |
| Controllo | V/Hz, V/Hz quadratico, vettoriale sensorless |
| Ingressi Digitali | 6 × isolati |
| Ingressi Analogici | 2 × (V o mA) |
| Uscite a Relè | 3 × programmabili |
| Filtro EMC | Non incluso |
L'architettura di controllo della MM440 supporta due modalità di controllo principali, selezionabili tramite parametrizzazione:
Controllo V/Hz mantiene un rapporto costante tra tensione di uscita e frequenza di uscita, approssimando la curva di magnetizzazione del motore.
Il V/Hz lineare è appropriato per applicazioni a coppia costante (nastri trasportatori, compressori) in cui il motore deve sviluppare la piena coppia nell'intervallo di velocità operativa.
Il V/Hz quadratico — chiamato anche V/Hz a legge quadrata — riduce la tensione a basse velocità in proporzione al quadrato della frequenza, adattandosi alla caratteristica coppia-velocità di ventilatori e pompe centrifughe e riducendo le perdite del motore a carico parziale.
Controllo vettoriale sensorless (chiamato anche controllo di corrente di flusso o FCC nella letteratura Siemens) calcola un modello in tempo reale dello stato del flusso magnetico del motore e controlla il vettore di corrente di uscita per mantenere un orientamento ottimale del flusso senza un encoder sull'albero.
Ciò fornisce una produzione di coppia a bassa velocità significativamente migliore, una risposta dinamica più rapida ai cambiamenti di carico e la capacità di sviluppare la coppia massima a velocità zero o quasi zero — capacità che il controllo V/Hz non può eguagliare.
Il controllo vettoriale sensorless richiede un'esecuzione di identificazione del motore (auto-tune) durante la messa in servizio per popolare il modello del motore dell'azionamento con i parametri specifici di resistenza, induttanza e scorrimento del motore.
Per la maggior parte delle applicazioni di nastri trasportatori, miscelatori e compressori, il controllo V/Hz con inserimento appropriato dei dati del motore è sufficiente.
Per applicazioni che richiedono una regolazione precisa della velocità su carichi variabili, una buona coppia di spunto a bassa velocità o la risposta più rapida possibile ai disturbi di carico, il controllo vettoriale sensorless è la modalità operativa migliore.
Il complemento I/O della MM440 è sostanzialmente più ricco rispetto agli azionamenti più semplici della sua classe. Sei ingressi digitali isolati, configurabili tramite il set di parametri, controllano funzioni tra cui avvio/arresto, inversione di marcia, selezione della sorgente del setpoint, reset guasti, JOG e selezione della frequenza fissa.
A differenza degli azionamenti in cui gli ingressi digitali hanno funzioni fisse di fabbrica e richiedono cablaggi esterni per modificarli, gli ingressi digitali della MM440 sono completamente riassegnabili tramite parametri — ogni ingresso può essere mappato a qualsiasi funzione disponibile dell'azionamento dall'elenco dei parametri.
Due ingressi analogici accettano segnali di tensione (0–10V) o corrente (0–20mA), con il tipo di ingresso selezionato tramite DIP switch anziché richiedere varianti hardware diverse per diversi tipi di segnale di setpoint.
Ciascun ingresso può essere alternativamente utilizzato come ingresso digitale aggiuntivo quando è collegato un segnale binario — conferendo all'azionamento effettivamente otto ingressi digitali quando i canali analogici non sono necessari per il setpoint analogico o il feedback.
Tre uscite a relè con potenze nominali di 30V DC / 5A o 250V AC / 2A segnalano le condizioni di stato dell'azionamento — marcia/arresto, guasto, al setpoint o funzioni definite dall'utente — ai circuiti PLC o a relè di controllo della macchina.
L'ingresso di monitoraggio della temperatura del motore PTC/KTY si collega direttamente al sensore di protezione termica del motore, consentendo all'azionamento di monitorare la temperatura del motore in tempo reale e ridurre la velocità o intervenire prima che si verifichino danni termici.
D1: L'azionamento è classificato per 11 kW in modalità a coppia costante (HO) e 15 kW in modalità a coppia variabile (LO). Quale classificazione si applica per un'applicazione di nastro trasportatore?
I nastri trasportatori sono carichi a coppia costante — la coppia richiesta è approssimativamente costante nell'intervallo di velocità indipendentemente dalla velocità.
Ciò significa che si applica la classificazione HO (sovraccarico elevato): il motore deve essere classificato a 11 kW o inferiore, e l'azionamento fornirà una corrente di uscita continua massima di 26A con capacità di sovraccarico del 150% per 60 secondi.
Se il motore è da 15 kW e il profilo dell'applicazione è puramente di tipo ventilatore o pompa (coppia che aumenta con il quadrato della velocità, bassa coppia di spunto), allora si applica la modalità LO a 32A — ma questa è una decisione ingegneristica basata sulla caratteristica effettiva del carico, non semplicemente sulla potenza nominale del motore.
D2: L'azionamento non include un filtro EMC. Il filtraggio esterno è sempre necessario?
Non sempre. La necessità di un filtro EMC dipende dallo standard EMC applicabile all'installazione e dall'ambiente di distribuzione dell'azionamento.
Gli ambienti industriali classificati come Categoria C3 (distribuzione ristretta, zona industriale) secondo EN 61800-3 spesso consentono il funzionamento senza filtraggio delle emissioni condotte a condizione che la rete di alimentazione dell'installazione non sia sensibile alle interferenze ad alta frequenza.
Gli ambienti di Categoria C2 — che includono installazioni nel primo ambiente (residenziale/commerciale leggero) o dove l'alimentazione è condivisa con apparecchiature sensibili — richiedono tipicamente il filtraggio.
Confermare la categoria applicabile con l'ingegnere EMC del sistema prima di decidere il requisito del filtro.
D3: Quali passaggi di messa in servizio sono richiesti quando si installa la MM440 su un nuovo motore?
La messa in servizio minima richiede l'inserimento dei dati della targa del motore nel gruppo di parametri P0 (tensione nominale, frequenza, potenza, corrente, velocità, fattore di potenza e tipo di motore).
Una volta inseriti i dati del motore, una procedura di Messa in Servizio Rapida (parametro P1910) esegue un auto-tune statico per misurare la resistenza dello statore del motore e migliorare l'accuratezza del V/Hz.
Per il controllo vettoriale sensorless, un auto-tune rotante (che richiede il funzionamento libero del motore) misura i parametri del rotore e popola il modello completo del motore.
Dopo la messa in servizio, verificare che i tempi di rampa di accelerazione e decelerazione (P1120/P1121) siano adatti all'inerzia e all'intervallo di velocità dell'applicazione.
D4: L'azionamento dispone di un'interfaccia seriale RS-485. Quali protocolli di comunicazione supporta nativamente?
L'interfaccia RS-485 integrata della MM440 supporta il protocollo USS (Universal Serial Interface) — lo standard di comunicazione seriale proprietario di Siemens per il controllo e la parametrizzazione degli azionamenti.
USS consente il collegamento di più azionamenti su un singolo bus RS-485 (fino a 31 nodi a 19.200 baud, o meno a baud rate più elevati), con il PLC o il controller master che interroga ciascun azionamento per lo stato e invia comandi di setpoint.
Per la connettività PROFIBUS DP — richiesta per l'integrazione in SIMATIC S7 o altri sistemi di controllo basati su PROFIBUS — il modulo di comunicazione PROFIBUS opzionale CB15 si inserisce nella porta opzionale dell'azionamento.
D5: La 6SE6440-2UD31-1CA1 può essere aggiornata da V/Hz a controllo vettoriale dopo l'installazione, o ciò richiede un azionamento diverso?
Sia il controllo V/Hz che il controllo vettoriale sensorless sono modalità di controllo software all'interno dello stesso azionamento — il passaggio tra di essi è una modifica dei parametri (P1300), non una modifica hardware.
L'azionamento arriva con V/Hz come impostazione predefinita (P1300 = 0) e può essere modificato in controllo vettoriale sensorless (P1300 = 20) dopo aver eseguito la messa in servizio auto-tune richiesta.
Non è necessario alcun hardware aggiuntivo o aggiornamento firmware.
La transizione è reversibile in qualsiasi momento.
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