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Siemens C98043-A7004-L1 | SIMOREG DC-MASTER 6RA70 Scheda di Alimentazione Campo — Controllo Eccitazione Motore CC

Codice Articolo: C98043-A7004-L1

Riferimento Alternativo: 6RY1703-0EA01

Produttore: Siemens AG (Germania)

Tipo di Prodotto: Scheda di Alimentazione Campo (FSB) — Controllo Eccitazione Motore CC 

Panoramica

Il C98043-A7004-L1 è la Scheda di Alimentazione Campo per i convertitori di azionamento CC Siemens SIMOREG DC-MASTER serie 6RA70. In un motore CC a eccitazione separata — il tipo utilizzato nelle applicazioni di azionamento a velocità variabile ad alte prestazioni — l'avvolgimento di campo stabilisce il flusso magnetico nello statore del motore.

L'avvolgimento dell'armatura interagisce con questo flusso per produrre coppia. Il controllo della corrente di campo significa quindi controllare una delle due variabili fondamentali del funzionamento del motore CC.

Il C98043-A7004-L1 è la scheda che gestisce questa corrente di campo. Contiene il ponte tiristoriale e i circuiti di controllo per la sezione del convertitore di campo dell'azionamento 6RA70, convertendo la tensione di alimentazione di campo CA monofase in un'uscita CC precisamente controllata per l'avvolgimento di campo del motore.

La scheda implementa sia il loop di controllo della corrente di campo — mantenendo la corrente di campo al setpoint — sia il controllo di indebolimento di campo che consente al motore di funzionare al di sopra della sua velocità base riducendo la corrente di campo all'aumentare della velocità.

L'indebolimento di campo è ciò che conferisce agli azionamenti CC il loro ampio intervallo di velocità. Al di sotto della velocità base, il campo viene mantenuto alla corrente nominale e la coppia viene controllata variando la corrente dell'armatura.

Al di sopra della velocità base, il campo viene indebolito — la corrente viene ridotta — consentendo una velocità maggiore a una coppia massima ridotta. Il C98043-A7004-L1 esegue questo controllo di campo sull'intero intervallo di velocità.

Specifiche Chiave

Eccitazione di Campo nei Sistemi di Azionamento CC

Il campo magnetico in un motore CC a eccitazione separata non è permanente — viene creato facendo passare corrente CC attraverso l'avvolgimento di campo. La forza di questo campo influisce direttamente sulle caratteristiche prestazionali del motore.

A campo pieno, il motore sviluppa la coppia massima alla corrente nominale dell'armatura. Questa è la condizione preferita per il funzionamento a bassa velocità e alta coppia — laminatoi, estrusori e azionamenti per processi pesanti che funzionano alla velocità base o al di sotto dipendono dalla piena intensità di campo.

All'aumentare della velocità al di sopra della velocità base, la tensione dell'armatura supererebbe l'uscita massima dell'azionamento se il campo fosse mantenuto costante. Invece, il C98043-A7004-L1 riduce la corrente di campo in modo controllato — indebolimento di campo — consentendo al motore di funzionare più velocemente a scapito di una coppia massima ridotta.

Il diagramma coppia-velocità al di sopra della velocità base segue una caratteristica di potenza costante: doppia la velocità, dimezza la coppia disponibile.

Questa capacità è fondamentale per le applicazioni che richiedono ampi intervalli di velocità: avvolgitori devono funzionare a velocità variabile per mantenere una velocità superficiale costante al variare del diametro del rotolo; banchi di prova necessitano di variazione continua della velocità su un ampio intervallo; linee di processo funzionano a velocità diverse per prodotti diversi.

Rilevamento Perdita di Campo e Protezione Motore

Una delle funzioni di sicurezza più importanti sul C98043-A7004-L1 è il rilevamento della perdita di campo. Se la corrente di campo scende al di sotto di una soglia definita — a causa di un guasto dell'alimentazione di campo, un circuito aperto dell'avvolgimento di campo o un guasto della scheda — il motore perde il suo flusso magnetico.

In questa condizione, il motore non può sviluppare coppia controllata dalla sua corrente di armatura. Nei casi estremi, un motore senza flusso collegato a un'alimentazione di armatura ad alta tensione può accelerare in modo incontrollato.

Il C98043-A7004-L1 monitora continuamente la corrente di campo.

Un rilevamento confermato di perdita di campo provoca un intervento immediato dell'azionamento, isolando l'alimentazione dell'armatura prima che possa svilupparsi una pericolosa condizione di sovravelocità.

Questa funzione protettiva opera indipendentemente dal software di controllo principale e rappresenta uno strato di sicurezza hardware per l'intero sistema di azionamento.

Variante L1 e Compatibilità Scheda

All'interno della serie di Schede di Alimentazione Campo C98043-A7004, il suffisso L identifica la variante e la revisione della scheda. La designazione L1 copre la configurazione standard della scheda di alimentazione campo adatta alla maggior parte delle applicazioni SIMOREG 6RA70 a quadrante singolo e a quattro quadranti.

Varianti successive (L2 e oltre) hanno affrontato requisiti applicativi specifici o incorporato miglioramenti di campo.

Per la maggior parte delle applicazioni standard 6RA70, il C98043-A7004-L1 è la scheda di alimentazione campo applicabile.

Confermare la variante rispetto alla configurazione hardware originale dell'azionamento o all'etichetta sulla scheda installata prima di procurarsi una sostituzione.

Avvolgimento di Campo Motore CC — Caratteristiche Elettriche

L'avvolgimento di campo di un motore CC a eccitazione separata è una bobina ad alta induttanza. Questa induttanza ha implicazioni importanti per la progettazione dell'alimentazione di campo. Quando la corrente di campo cambia — sia durante le transizioni di accelerazione, decelerazione o indebolimento di campo — l'induttanza si oppone al cambiamento.

Il loop di controllo del C98043-A7004-L1 deve tenere conto di questa induttanza per ottenere un controllo stabile e reattivo della corrente di campo.

Le costanti di tempo del circuito di campo per i grandi motori CC possono essere nell'ordine dei secondi. Il loop di controllo della scheda è tarato per l'induttanza e la resistenza di campo del motore, tipicamente impostate durante la messa in servizio.

Se il C98043-A7004-L1 viene sostituito, verificare che i parametri del regolatore di campo (memorizzati nel CUD1) siano appropriati per il motore — una taratura errata del regolatore di campo può produrre instabilità della corrente di campo, lenta salita del campo all'avvio o risposta oscillatoria dell'indebolimento di campo.

FAQ

D1: L'azionamento 6RA70 mostra F036 (deviazione troppo grande tra setpoint e valore effettivo del controllore di campo). Il C98043-A7004-L1 è la probabile fonte del guasto?

F036 indica che la corrente di campo è significativamente inferiore al setpoint comandato. Prima di concludere che l'FSB sia guasta, controllare la tensione di ingresso CA dell'alimentazione di campo ai terminali di alimentazione della scheda e verificare la resistenza dell'avvolgimento di campo del motore con il motore scollegato (per escludere un avvolgimento di campo aperto o ad alta resistenza).

Anche un fusibile di campo bruciato è una causa comune. 

Se la tensione di alimentazione e la resistenza dell'avvolgimento di campo sono confermate normali, il ponte tiristoriale C98043-A7004-L1 o il suo circuito di controllo potrebbero essersi guastati e la sostituzione della scheda è necessaria.

D2: Dopo aver installato un C98043-A7004-L1 sostitutivo, l'azionamento mostra una corrente di campo oscillante alla velocità base. Cosa dovrebbe essere regolato?

Una corrente di campo oscillante indica tipicamente che i parametri di guadagno o costante di tempo del regolatore di campo nel CUD1 non sono abbinati all'induttanza e alla resistenza di campo del motore. Questo è un problema di parametri, non un guasto della scheda.

Accedere ai parametri del regolatore di campo nelle schermate di messa in servizio del CUD1 e verificare che corrispondano alle caratteristiche del circuito di campo del motore.

Se il set di parametri originale non è stato documentato, è necessaria un'auto-taratura del regolatore di campo (se disponibile nella versione firmware) o una taratura manuale basata sui dati di campo della targhetta del motore.

D3: La versione L1 è disponibile ma l'azionamento aveva in precedenza una versione L2. L1 è retrocompatibile?

Nella serie C98043-A7004, la compatibilità della variante L dipende dalla specifica configurazione del convertitore 6RA70. Per applicazioni standard nell'intervallo di potenza 6RA70, L1 e L2 differiscono per specifiche caratteristiche del circuito abbinate a diversi intervalli di tensione di alimentazione di campo o correnti nominali.

Confermare che la tensione di alimentazione di campo richiesta (dalla targhetta dell'azionamento o dall'etichetta della scheda installata) corrisponda alla specifica della versione L1 prima dell'installazione.

L'installazione di una variante non corrispondente può comportare livelli di corrente di campo errati.

D4: Il motore funziona al doppio della velocità base utilizzando l'indebolimento di campo. Se il C98043-A7004-L1 si guasta in questa condizione, cosa succede?

Un guasto dell'alimentazione di campo durante l'indebolimento di campo provoca un intervento immediato dell'azionamento tramite il circuito di rilevamento della perdita di campo sulla scheda — assumendo che il rilevamento della perdita di campo funzioni correttamente. L'armatura viene disconnessa. Con un rilevamento della perdita di campo funzionante, il motore decelera in sicurezza.

Se il circuito di rilevamento della perdita di campo stesso è guasto e non interviene sull'azionamento, la corrente di campo collassa mentre la tensione dell'armatura viene mantenuta. 

In questo scenario, il motore può accelerare a velocità pericolose. Questo è il motivo per cui la funzione di protezione da perdita di campo dovrebbe essere testata periodicamente come parte della manutenzione programmata dell'azionamento.

D5: L'azionamento 6RA70 viene aggiornato con un SINAMICS DCM per sostituire l'hardware SIMOREG obsoleto. Il C98043-A7004-L1 ha un equivalente nell'architettura SINAMICS DCM?

Il SINAMICS DCM gestisce l'eccitazione di campo internamente — il ponte tiristoriale di campo e il controllo sono integrati nell'architettura hardware del DCM.

Non c'è una scheda di alimentazione di campo separata da specificare quando si ordina un SINAMICS DCM, poiché questa funzione è integrata. Durante la migrazione da 6RA70 a SINAMICS DCM, i parametri di controllo della corrente di campo (setpoint corrente di campo, caratteristica di indebolimento di campo) vengono reinseriti come parametri SINAMICS DCM durante la messa in servizio. 

La vecchia documentazione dei parametri 6RA70 serve come riferimento ma richiede la traduzione nella numerazione dei parametri SINAMICS.