控制单元 电源模块 电机模块 典型结构
CU320 ALM / SLM / BLM 书本型 装机装柜型 书本型 装机装柜型
SINAMICS S120 装机装柜
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概述
功能
技术规范
概述
由于带有分开的电源装置和控制单元,SINAMICS S120 变频调速柜系统可地满足大量不同驱动任务的要求。
控制单元根据要控制的驱动器数量和所需性能级别进行选择,而电源装置的额定值必须要满足系统的电能要求。控制单元和电源装置之间的连接可非常简便地使用数字系统接口 DRIVE‑CLiQ 来完成。
提供有以下装置型变频调速柜:
电源模板
基本电源模块
回馈整流装置(仅有空冷型)
调节型电源模块 (Active Line)
有源滤波装置
电机模块
电源模板
简单的 SINAMICS S120 传动系统由一个 CU310 2 控制单元和一个变频装置组成。
对于为单机传动设计的不带再生回馈的变频装置,进线侧和输出侧变频装置组合在为一个单元。
制动过程中产生的能量通过制动电阻器而被转换为热量。
控制单元安装在变频装置上,用于变频装置的智能化控制,它带有与上位系统通讯的接口,以及外部扩展接口。
电源模块
电源模块包含直流母线的电源。可以选择不同整流装置来满足各种应用需要:
基本电源模块
非调节型电源模块 (Smart Line)
调节型电源模块 (Active Line)
基本电源模块
基本整流柜仅为整流供电工作而设计,即,它无法将再生能量回馈给电网。如果产生了再生能量(例如,在传动装置制动时),必须使用制动柜和制动电阻器将该能量转换为热量。
为了确保符合 EN 61800‑3 中规定的 C2 类限值,可以安装一个进线滤波器。
非调节型电源模块 (Smart Line)
非调节型电源模块可供电,并可返回再生能量到供电系统。只有在驱动系统在掉电后需要控制减速时(即能量不能储存),才需要使用制动模块和制动电阻器。对于采用回馈整流装置的整流装置,需要使用适当的进线电抗器。
为了确保符合 EN 61800‑3 中规定的 C2 类限值,可以安装一个进线滤波器。
调节型电源模块 (Active Line)
调节型电源模块可供电,并可返回再生能量到供电系统。只有在驱动系统在掉电后需要控制减速时(即能量不能储存),才需要使用制动模块和制动电阻器。
同基本整流装置以及回馈整流装置相比,有源整流装置会产生一个可调节的直流电压,且无论电网电压怎样变化,这个直流电都会在电源电压允许的波动范围内使直流电压保持稳定值。有源整流装置与有源滤波装置相结合,可从供电系统吸收几近正弦的电流。几乎不会产生任何谐波。电流总谐波失真系数 THD(I) 电压总谐波失真系数 THD(U) 通常在大约 3 % 范围内。符合 IEEE 519 (2014) 标准的严格限值。运行有源整流柜所需的所有组件都集成在有源滤波装置中。
为了确保符合 EN 61800‑3 中规定的 C2 类限值,可以安装一个进线滤波器。
电机模块
一个直流电压回路和一个用于为电机供电的变频器集成在整流柜中。
电机模块针对多轴驱动系统而设计,由一个 CU320‑2 或 SIMOTION D 控制单元进行控制。逆变装置通过直流母排进行互连。
一个或者多个逆变装置通过直流回路获得电机用的电源。可以拖动同步电机和感应电机。
由于多个电机模块共用同一个直流环节,因此它们可相互交换能量,即如果一个以发电机模式运行的电机模块产生了电能,该电能就可被以电机模式运行的另一个电机模块使用。中间回路的直流母线由整流装置供电。
控制装置
控制单元用于多机传动系统的智能控制。它配有控制驱动的相关 I/O 以及与上位控制系统通讯的接口。各种控制单元具有不同的功能和不同性能水平。
系统部件
传动系统的结构组成可以通过选择控制单元加变频装置或整流装置加逆变装置来搭建。其他系统组件可以按照需要来选配。
这些系统组件有:
进线侧开关组件,例如:进线电抗器和进线滤波器
直流链路组件例如,制动模块和制动电阻器
输出侧组件,例如:输出电抗器,dv/dt+VPL 和正弦波滤波器
附带系统部件例如,终端模块、操作员面板和通讯板
编码器系统接口用于将各种编码器连接到 SINAMICS S120
DRIVE-CLiQ - 所有部件之间的数字式接口
SINAMICS S120 组件,包括电机和编码器在内,均配备高性能 DRIVE-CLiQ 系统接口。
比如线路和电机模块会连接到控制单元 – 终端模块和编码器模块通过 DRIVE-CLiQ 连接至驱动器系统 – 简单而且有效。也配有此接口的电机可直接连接到传动。
对于其它厂商的电机或者改造应用,可使用变换器标准组件(传感器模板)将常规编码器信号转换成DRIVE-CLiQ。
电子铭牌
SINAMICS S120 驱动系统有一个重要的数字式链接元件,即每一个组件中都集成的电气铭牌。它们允许通过 DRIVE-CLiQ 链路自动检测所有驱动器组件。
电气内含与具体组件有关的全部技术数据。除了技术数据外,该上还包括物流数据(制造商 ID、订货号和 ID)。该数据可以在现场或以远程方式以电子方式调出,因此,始终可以识别出在机器中采用的全部组件,从而使服务工作较简便。
喷漆模块
以下变频柜标配有带涂层的模块:
模块型
书本型
装机装柜型变频调速柜
控制装置
传感器模块
端子模块
操作员面板 (AOP30)
部件涂层可保护 SMD 组件中的敏感元件免受有害气体、粉尘和湿气的腐蚀。
镀镍母排
变频调速装置中的所有铜排都进行了镀镍处理,以实现耐候性。而且*像处理裸铜接头那样来清洁用户端子上的触点。
注:
对于一些选件,出于技术原因,铜母排的某些部分不能镀镍。
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SINAMICS S120是西门子的一款驱动器,设计用于机械和设备工程的复杂应用,以及广泛的运动控制任务。 产品组合涵盖的功率范围广,控制方式丰富,可用于各种驱动任务: • 过程工业中的简单泵类和风机应用 • 离心机、压力机、挤压机、升降机、传送带和运输设备等单轴驱动 • 纺织机、薄膜机和造纸机以及轧钢设备的多轴驱动系统 • 机床、包装和印刷设备使用的高动态伺服驱动装置 SINAMICS S120驱动器的各种控制方式是整个变频器功能的**。其负责电机的各种物理指标的连续控制,比如电流、扭矩、转速,位置等。控制方式工作的效果越好,则相关设备工作运行的速度越快和精度越高,从而对生产的产品质量和生产效率产生显著影响。
电源模块针对不能将电能回馈至电源的驱动器而设计。制动过程中产生的能量通过制动电阻器而被转换为热量。
变频装置也可通过 CU320-2 控制单元、SIMOTION D4x5 2 或 CX32 2 Controller Extension 来运行,例如,在向一个多轴传动组中添加了一个单机传动装置之后。在这种情况下,块型功率模块必须配备 CUA31/CUA32 控制单元适配器。该多轴传动组通过 DRIVE CLiQ 连接到 CU320 2 控制单元、SIMOTION D4x5 2 或 CX32 2 Controller Extension。使用 DRIVE-CLiQ 电缆可以将装机装柜型功率模块直接连接到控制单元。
电机模块
电机模块中集成了一个直流环节和一个用于为电机供电的逆变器。
CU320‑2 控制单元、电源模块和两个书本型电机模块
逆变装置设计用于多轴传动。多个电机模块是通过一条共用直流母线相互连接的。由于多个电机模块共用同一个直流环节,因此它们可相互交换能量,即如果一个以发电机模式运行的电机模块产生了电能,该电能就可被以电机模式运行的另一个电机模块使用。由电源模块为电压源直流链路提供电源电压。
电源模块
电源模块可产生一个直流电压,用于通过电压源直流链路向电机模块供电。
基本电源模块
基本整流柜仅为整流供电工作而设计,即,它无法将再生能量回馈给电网。若产生再生能量,例如,驱动装置制动时,必须通过一个制动模块和一个制动电阻器,将制动能量转换成热。如果基本电源模块用作馈电,必须安装相匹配的电源电抗器。为了确保符合 EN 61800 3 标准的类别 C2 所规定的限值,还可以安装一个进线滤波器 EN 61800‑3。
对于 16kw 和 36kw 的 SLM:
1) X21:3/4 为脉冲使能,其功能和 5kw 和 10kw 一样。
2) X24 为 24V 电源适配器,为 24V 母线提供电压。
3) 其它相关功能由控制单元通过 Drive-CLiQ 来进行控制。
SINAMICS 驱动系列
应用范围
SINAMICS 是西门子推出的全新变频器系列,适用于工业机械制造和工厂工程应用。
SINAMICS 可为所有的驱动任务提供解决方案:
● 过程工业中简易的泵和风扇应用
● 离心机、压力机、挤压机、升降机、输送和运输设备之中要求苛刻的立驱动装置
● 纺织设备、塑料薄膜和造纸设备以及轧钢设备中的组合驱动装置
● 机床、包装和印刷设备使用的动态伺服驱动装置。
紧凑书本型
从书本型模块,我们针对具有很高紧凑性要求的驱动装置开发出紧凑书本型模块。紧凑式书本型提供了书本型的几乎全**点,但总高度减小,过载能力较高。它们是通过一个内部空气冷却回路进行冷却的。
块型
块型模块适合单轴应用,仅具有电源模块。
CU310-2 可直接进行卡装。它们是通过一个内部空气冷却回路进行冷却的。
通过推穿型,电源模块散热片延伸穿过控制柜的后面板,从而有利于冷却。推穿型应该用于控制柜内部产生的功率损耗量必须小化的应用中。
装机装柜型变频调速柜
输出功率较高的装置(约 100 kW 或较高)采用变频调速装置结构。它们分为整流装置、电源模块和逆变装置。机架型模块是通过一个内部空气冷却回路进行冷却的。可以针对应用(如挤出过程或船舶工程)订购水冷式设备。CU310‑2 控制单元可被集成到电源模块中。
产品目录 D 21.3 中提供了液冷型变频器的其它信息。
变频调速柜
除产品目录中列出的变频器外,SINAMICS S120 变频调速柜是一个适用于多机传动的模块化机柜系统,该系统采用集中整流供电和公共直流母排。通常应用于纸加工机械、轧机、试验台或升降机等领域。空冷型变频调速柜的总额定功率可高达 4500 kW,而水冷型可高达 5700 kW。
系统的主要组成部分:
进线柜
基本电源模块
非调节型电源模块 (Smart Line)
有源整流柜,包括有源滤波柜
集中制动柜
电机模块
电源柜
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