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| Luogo di origine | Germania |
| Marca | SIMENS |
| Certificazione | CE RoHS |
| Numero di modello | 6SN1146-1AB00-0BA1 |
Il Siemens 6SN1146-1AB00-0BA1 è il modulo di ingresso non regolato da 5/10kW per il sistema di azionamento SIMODRIVE 611 — il modulo che converte la rete AC trifase nella tensione del bus DC da cui tutti i moduli asse e i moduli mandrino SIMODRIVE 611 attingono la loro energia.
In un armadio di azionamento multi-asse SIMODRIVE 611, il modulo di ingresso è il gateway di alimentazione: tutto ciò che si trova alla sua destra sul bus del link DC — i moduli asse di avanzamento che guidano X, Y, Z e il modulo mandrino — ottiene la sua energia attraverso il raddrizzatore del modulo di ingresso e il banco di condensatori del link DC.
Il SIMODRIVE 611 è stato il principale sistema di azionamento servo di Siemens per le macchine utensili CNC SINUMERIK dalla metà degli anni '90 agli anni 2000, ed è ancora attivo in un numero enorme di centri di lavorazione, torni, rettificatrici e linee di produzione installati nella produzione globale.
Quando il modulo di ingresso si guasta — tipicamente a causa del degrado dei condensatori, del guasto del diodo raddrizzatore o di problemi alla scheda di controllo dopo molti anni di funzionamento — l'intero armadio di azionamento perde la sua alimentazione del link DC e ogni asse della macchina si ferma.
Il modulo di ingresso è uno dei singoli punti di guasto più critici in un sistema SIMODRIVE 611, e mantenere un ricambio affidabile è una pratica standard per gli operatori delle macchine.
La designazione non regolata distingue questo modulo dalle varianti di ingresso regolato.
In un modulo di ingresso regolato (come la serie 6SN1145), circuiti di controllo attivi regolano la tensione del link DC a un valore stabile indipendentemente dalla variazione dell'alimentazione in ingresso e consentono la rigenerazione di energia verso la rete quando gli assi servo frenano (l'energia cinetica degli assi macchina in decelerazione ritorna alla rete invece di essere dissipata come calore in resistori di frenatura).
L'ingresso non regolato 6SN1146 converte AC in DC attraverso un raddrizzatore a diodi passivo — hardware più semplice, più robusto con meno componenti, ma la tensione del link DC varia con la tensione di ingresso AC e non è possibile alcuna rigenerazione; l'energia di frenatura deve essere dissipata in resistori di impulso.
| Parametro | Valore |
|---|---|
| Potenza Continua | 5 kW |
| Potenza di Picco | 10 kW |
| Ingresso | 3 fasi 380–480VAC |
| Uscita Link DC | 0–490V DC (a 380VAC) a 0–680V DC (a 480VAC) |
| Efficienza | 0,98 (98%) |
| Larghezza Modulo | 50mm |
| Capacità Link DC (max.) | 1200 µF |
| Raffreddamento | Interno + esterno |
| Temp. Operativa | 0 a +45°C |
| Peso | 6,5 kg |
| Stato | Discontinuato |
Il link DC (Zwischenkreis) è il bus DC ad alta tensione che corre orizzontalmente attraverso l'armadio SIMODRIVE 611, collegando il modulo di ingresso a sinistra a tutti i moduli asse a destra. In un armadio SIMODRIVE 611 completamente popolato, questo potrebbe significare da quattro a otto moduli asse, ognuno dei quali gestisce uno o due assi servo, tutti attingendo dallo stesso link DC.
Il compito del modulo di ingresso è mantenere una tensione adeguata e una corrente disponibile su questo bus in modo che ogni modulo asse abbia l'energia necessaria per il suo movimento comandato.
A regime — quando gli assi macchina non stanno accelerando — i moduli asse assorbono solo l'energia necessaria per mantenere la posizione contro l'attrito, mantenere la velocità contro le forze di taglio dell'utensile e alimentare l'elettronica di controllo dell'asse.
La richiesta di corrente sul link DC è bassa. Durante un'accelerazione rapida — quando tutti gli assi accelerano contemporaneamente alla loro massima velocità di avanzamento rapido — il picco di richiesta di potenza sul link DC aumenta bruscamente.
La potenza di picco di 10kW del 6SN1146-1AB00-0BA1 definisce la capacità del modulo di fornire questi brevi picchi di richiesta dal banco di condensatori del link DC (fino a 1200µF) senza che la tensione del link DC scenda al di sotto della tensione operativa minima dei moduli asse.
La potenza continua di 5kW definisce la potenza media che l'ingresso può sostenere indefinitamente — appropriata per installazioni SIMODRIVE 611 in cui gli assi collettivamente non richiedono più di 5kW di potenza di ingresso continua.
Per macchine con carichi di lavorazione continui più pesanti, moduli di ingresso più grandi (varianti 6SN1145 o 6SN1146 con rating superiore) forniscono rating continui più elevati.
Il 6SN1146-1AB00-0BA1 supporta sia il raffreddamento interno che esterno, offrendo ai costruttori di macchine e agli ingegneri di assistenza flessibilità su come installare il modulo:
Raffreddamento interno utilizza una ventola montata all'interno del modulo per aspirare aria attraverso le alette del dissipatore di calore sulla superficie anteriore o posteriore del modulo. Questo è l'approccio di installazione predefinito — la ventola è autonoma all'interno della larghezza del modulo di 50mm e non è necessaria alcuna infrastruttura di raffreddamento esterna.
La ventola di raffreddamento interna richiede un flusso d'aria adeguato attraverso l'armadio SIMODRIVE 611 — tipicamente con un'unità ventola dell'armadio in basso che aspira aria fresca e scarica aria calda in alto.
Raffreddamento esterno monta il dissipatore di calore dei semiconduttori di potenza del modulo all'esterno dell'armadio di controllo — tipicamente attraverso un ritaglio nel pannello posteriore dell'armadio.
Il dissipatore di calore si estende all'esterno dell'armadio dove dissipa il suo calore direttamente all'aria ambiente esterna all'armadio (o a una piastra fredda collegata a un circuito di raffreddamento a liquido).
Questa disposizione mantiene il calore generato dai circuiti raddrizzatori del modulo di ingresso all'esterno dell'armadio di controllo, riducendo l'aumento di temperatura all'interno dell'armadio e riducendo o eliminando la necessità di condizionamento dell'aria dell'armadio.
Il raffreddamento esterno è preferito in installazioni in cui la temperatura ambiente dell'armadio è marginale, o dove il carico termico totale di più moduli di azionamento richiederebbe altrimenti un condizionatore d'aria dell'armadio grande e costoso.
La cifra di efficienza del 98% del 6SN1146-1AB00-0BA1 descrive quanto efficacemente il modulo converte la potenza di ingresso AC in potenza del link DC. A 5kW di uscita continua, il 2% della potenza di ingresso viene dissipato come calore all'interno del modulo — circa 100W.
Questi 100W riscaldano i componenti interni del modulo e l'aria circostante dell'armadio, e devono essere rimossi dal sistema di raffreddamento.
A 10kW di picco, la dissipazione di calore aumenta a circa 200W per la durata del picco — abbastanza breve che la massa termica del modulo assorbe il transitorio senza che la temperatura superi i limiti di sicurezza.
L'efficienza del 98% riflette la bassa caduta di tensione diretta dei diodi raddrizzatori (tipicamente diodi Schottky o a recupero ultraveloce nei moderni raddrizzatori di azionamento) e l'assenza di circuiti di regolazione attivi che introdurrebbero perdite aggiuntive.
Un modulo di ingresso regolato che controlla attivamente la tensione del link DC tramite convertitori switching avrà un'efficienza leggermente inferiore a causa delle perdite di commutazione nello stadio di regolazione attivo.
D1: Qual è la differenza tra i moduli di ingresso 6SN1146 (non regolato) e 6SN1145 (regolato), e quando è appropriato ciascuno?
Il modulo di ingresso regolato 6SN1145 contiene un raddrizzatore a front-end attivo (AFE) che utilizza la commutazione IGBT per regolare precisamente la tensione del link DC e consentire la rigenerazione di energia alla rete quando gli azionamenti frenano.
Questo elimina i resistori di impulso (resistenze di frenatura) e restituisce l'energia di frenatura alla rete, riducendo i costi operativi e il calore nell'armadio. L'ingresso non regolato 6SN1146 utilizza un raddrizzatore a diodi passivo — nessun controllo attivo, nessuna rigenerazione — e richiede resistori di impulso per assorbire l'energia di frenatura.
Il modulo non regolato è più semplice, più robusto e ha un costo iniziale inferiore. Per le macchine utensili con requisiti di frenatura leggeri (assi a corsa breve, bassa inerzia), l'ingresso non regolato è del tutto adeguato.
Per mandrini ad alta inerzia o assi con frenatura rigenerativa frequente (grandi centri di lavorazione, torni per impieghi gravosi), la capacità di rigenerazione dell'ingresso regolato fornisce risparmi energetici e di costo misurabili.
D2: Il 6SN1146-1AB00-0BA1 può alimentare moduli asse SIMODRIVE 611 sia per assi lineari che per il mandrino contemporaneamente?
Sì. Il bus del link DC SIMODRIVE 611 è condiviso da tutti i moduli — i moduli asse di avanzamento e i moduli mandrino attingono allo stesso bus che il modulo di ingresso alimenta.
Il modulo di ingresso non fa distinzione tra tipo di asse; mantiene la tensione del link DC e fornisce la corrente richiesta dai moduli collegati, fino al rating di picco.
I rating continui e di picco del modulo di ingresso devono essere dimensionati rispetto alla richiesta totale di potenza di tutti i moduli asse e mandrino collegati nelle peggiori condizioni di ciclo di lavoro per la specifica applicazione della macchina.
D3: Il modulo è classificato per una temperatura operativa da 0°C a +45°C. Cosa succede se la temperatura ambiente dell'armadio supera i 45°C?
L'operazione al di sopra di +45°C ambiente richiede una riduzione del rating di potenza continua del modulo di ingresso — il sistema di raffreddamento del modulo non può mantenere le temperature dei componenti interni entro limiti di sicurezza a piena potenza quando l'ambiente è al di sopra del limite di progettazione.
In pratica, gli armadi di azionamento SIMODRIVE 611 con ventilazione adeguata o condizionamento dell'aria raramente superano i +45°C internamente, a meno che lo sportello dell'armadio non venga lasciato aperto in un ambiente caldo o la ventilazione dell'armadio sia inadeguata.
Se l'ambiente dell'armadio si avvicina o supera costantemente i +45°C, dovrebbe essere implementato un raffreddamento esterno (descritto sopra) o un raffreddamento supplementare dell'armadio per mantenere un funzionamento affidabile.
D4: Il modulo è discontinuato. Sono ancora disponibili unità sostitutive e riparazioni?
Il 6SN1146-1AB00-0BA1 è stato discontinuato dalla produzione OEM Siemens circa nel 2015. Tuttavia, la base installata di macchine SIMODRIVE 611 rimane estesa, e il mercato dei surplus industriali e delle riparazioni fornisce un accesso affidabile a questo modulo.
Strutture di riparazione di elettronica industriale affidabili possono ristrutturare unità guaste — sostituendo i condensatori del link DC (il guasto più comune legato all'età), testando i diodi raddrizzatori e ricondizionando la scheda di controllo.
Unità ristrutturate con garanzia da strutture specializzate di riparazione SIMODRIVE sono una soluzione di manutenzione pratica ed economica per macchine in cui un aggiornamento completo del sistema di azionamento (a SINAMICS S120) non è giustificato.
D5: Quale resistore di impulso (resistenza di frenatura) è richiesto con questo modulo di ingresso non regolato?
Il 6SN1146-1AB00-0BA1 non include un resistore di impulso — il resistore di impulso è un modulo separato nel sistema SIMODRIVE 611.
Il resistore di impulso appropriato viene selezionato in base all'energia di frenatura totale e alla potenza di frenatura di picco dei moduli asse collegati. La documentazione di configurazione dell'azionamento SIMODRIVE 611 di Siemens fornisce tabelle di selezione che correlano il rating del modulo di ingresso, le dimensioni dei motori asse collegati e il numero di catalogo appropriato del modulo resistore di impulso.
Il modulo resistore di impulso si collega al bus del link DC nello stesso armadio e assorbe l'energia di frenatura da tutti i moduli asse collegati quando decelerano.
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