MÓDULO DE ALIMENTAÇÃO SIMODRIVE 6SN1146-1AB00-0BA1 6SN1 146-1AB00-0BA1 6SN1146-1ABOO-OBA1

Siemens 6SN1146-1AB00-0BA1 | SIMODRIVE 611 Módulo de Entrada — 5/10kW Não Regulado, Entrada 380–480VAC, Saída Link DC, Refrigeração Interna/Externa, 98% de Eficiência, 6,5kg

Visão Geral

O Siemens 6SN1146-1AB00-0BA1 é o módulo de entrada não regulado de 5/10kW para o sistema de acionamento SIMODRIVE 611 — o módulo que converte a rede CA trifásica na tensão do barramento CC da qual todos os módulos de eixo e módulos de fuso SIMODRIVE 611 retiram sua energia.

Em um gabinete de acionamento multi-eixo SIMODRIVE 611, o módulo de entrada é o gateway de energia: tudo à direita dele no barramento do link CC — os módulos de eixo de alimentação que acionam X, Y, Z e o módulo de fuso — obtém sua energia através do retificador do módulo de entrada e do banco de capacitores do link CC.

O SIMODRIVE 611 foi o principal sistema de servoacionamento da Siemens para máquinas-ferramenta CNC SINUMERIK de meados da década de 1990 até os anos 2000, e ainda está ativo em um número enorme de centros de usinagem, tornos, retificadoras e linhas de produção instalados em todo o setor de manufatura global.

Quando o módulo de entrada falha — tipicamente devido à degradação do capacitor, falha do diodo retificador ou problemas na placa de controle após muitos anos de operação — todo o gabinete de acionamento perde seu suprimento de link CC, e todos os eixos da máquina param.

O módulo de entrada é um dos pontos únicos de falha mais críticos em um sistema SIMODRIVE 611, e manter uma peça de reposição confiável é uma prática padrão para os operadores de máquinas.

A designação não regulada distingue este módulo das variantes de entrada regulada.

Em um módulo de entrada regulado (como a série 6SN1145), circuitos de controle ativos regulam a tensão do link CC para um valor estável, independentemente da variação da alimentação de entrada, e permitem a regeneração de energia de volta para a rede quando os eixos servo estão freando (a energia cinética dos eixos da máquina que desaceleram retorna para a rede em vez de ser dissipada como calor em resistores de frenagem).

A entrada não regulada 6SN1146 converte CA em CC através de um retificador de diodo passivo — hardware mais simples, mais robusto e com menos componentes, mas a tensão do link CC varia com a tensão de entrada CA e nenhuma regeneração é possível; a energia de frenagem deve ser dissipada em resistores de pulso.

Especificações Principais

O Link CC — O que o Módulo de Entrada Alimenta

O link CC (Zwischenkreis) é o barramento CC de alta tensão que percorre horizontalmente o gabinete SIMODRIVE 611, conectando o módulo de entrada à esquerda a todos os módulos de eixo à direita. Em um gabinete SIMODRIVE 611 totalmente populado, isso pode significar de quatro a oito módulos de eixo, cada um gerenciando um ou dois eixos servo, todos retirando do mesmo link CC.

A função do módulo de entrada é manter tensão adequada e corrente disponível neste barramento para que cada módulo de eixo tenha a energia necessária para seu movimento comandado.

Em estado estacionário — quando os eixos da máquina não estão acelerando — os módulos de eixo retiram apenas a energia necessária para manter a posição contra o atrito, manter a velocidade contra as forças de corte da ferramenta e alimentar a eletrônica de controle do eixo.

A demanda de corrente no link CC é baixa. Durante uma aceleração de translação rápida — quando todos os eixos aceleram simultaneamente para sua taxa máxima de avanço rápido — a demanda de potência de pico no link CC aumenta acentuadamente. 

A classificação de pico de 10kW do 6SN1146-1AB00-0BA1 define a capacidade do módulo de fornecer essas demandas de pico breves do banco de capacitores do link CC (até 1200µF) sem que a tensão do link CC caia abaixo da tensão mínima de operação dos módulos de eixo.

A classificação contínua de 5kW define a potência média que a entrada pode sustentar indefinidamente — apropriada para instalações SIMODRIVE 611 onde os eixos coletivamente não requerem mais de 5kW de potência de entrada contínua.

Para máquinas com cargas de usinagem contínuas mais pesadas, módulos de entrada maiores (6SN1145 ou variantes 6SN1146 de maior classificação) fornecem classificações contínuas mais altas.

Opções de Refrigeração — Interna e Externa

O 6SN1146-1AB00-0BA1 suporta refrigeração interna e externa, oferecendo flexibilidade aos fabricantes de máquinas e engenheiros de serviço na forma como o módulo é instalado:

Refrigeração interna usa um ventilador montado dentro do módulo para puxar ar através das aletas do dissipador de calor na superfície frontal ou traseira do módulo. Esta é a abordagem de instalação padrão — o ventilador é autônomo dentro da largura de 50mm do módulo, e nenhuma infraestrutura de refrigeração externa é necessária.

O ventilador de refrigeração interna requer fluxo de ar adequado através do gabinete SIMODRIVE 611 — tipicamente com uma unidade de ventilador de gabinete na parte inferior puxando ar frio e expelindo ar quente pela parte superior.

Refrigeração externa monta o dissipador de calor do semicondutor de potência do módulo do lado de fora do gabinete de controle — tipicamente através de um recorte no painel traseiro do gabinete.

O dissipador de calor se estende para fora do gabinete, onde dissipa seu calor diretamente para o ar ambiente fora do gabinete (ou para uma placa fria conectada a um circuito de refrigeração líquida). 

Este arranjo mantém o calor gerado pelos circuitos retificadores do módulo de entrada fora do gabinete de controle, reduzindo o aumento de temperatura dentro do gabinete e reduzindo ou eliminando a necessidade de ar condicionado de gabinete. 

A refrigeração externa é preferida em instalações onde a temperatura ambiente do gabinete é marginal, ou onde a carga térmica total de múltiplos módulos de acionamento exigiria de outra forma um ar condicionado de gabinete grande e caro.

98% de Eficiência — Fluxo de Energia no Gabinete de Acionamento

O valor de eficiência de 98% do 6SN1146-1AB00-0BA1 descreve a eficácia com que o módulo converte a potência de entrada CA em potência de link CC. A 5kW de saída contínua, 2% da potência de entrada é dissipada como calor dentro do módulo — aproximadamente 100W.

Esses 100W aquecem os componentes internos do módulo e o ar circundante do gabinete, e devem ser removidos pelo sistema de refrigeração.

A 10kW de pico, a dissipação de calor aumenta para aproximadamente 200W durante a duração do pico — tempo suficiente para que a massa térmica do módulo absorva a transiente sem que a temperatura exceda os limites seguros.

A eficiência de 98% reflete a baixa queda de tensão direta dos diodos retificadores (tipicamente diodos Schottky ou de recuperação ultrarrápida em retificadores de acionamento modernos) e a ausência de circuitos de regulação ativa que introduziriam perdas adicionais.

Um módulo de entrada regulado que controla ativamente a tensão do link CC através de conversores chaveados terá uma eficiência ligeiramente menor devido às perdas de chaveamento no estágio de regulação ativa.

FAQ

P1: Qual é a diferença entre os módulos de entrada 6SN1146 (não regulado) e 6SN1145 (regulado), e quando cada um é apropriado?

O módulo de entrada regulado 6SN1145 contém um retificador de front-end ativo (AFE) que usa chaveamento IGBT para regular precisamente a tensão do link CC e permitir a regeneração de energia para a rede quando os acionamentos freiam.

Isso elimina os resistores de pulso (resistores de frenagem) e retorna a energia de frenagem para a rede, reduzindo os custos operacionais e o calor no gabinete. A entrada não regulada 6SN1146 usa um retificador de diodo passivo — sem controle ativo, sem regeneração — e requer resistores de pulso para absorver a energia de frenagem.

O módulo não regulado é mais simples, mais robusto e de menor custo inicial. Para máquinas-ferramenta com requisitos de frenagem leves (eixos de curso curto, baixa inércia), a entrada não regulada é totalmente adequada.

Para fusos de alta inércia ou eixos com frenagem regenerativa frequente (grandes centros de usinagem, tornos de serviço pesado), a capacidade de regeneração da entrada regulada fornece economia de energia e custos mensuráveis.

P2: O 6SN1146-1AB00-0BA1 pode fornecer módulos de eixo SIMODRIVE 611 para eixos lineares e o fuso simultaneamente?

Sim. O barramento do link CC SIMODRIVE 611 é compartilhado por todos os módulos — módulos de eixo de alimentação e módulos de fuso retiram do mesmo barramento que o módulo de entrada fornece.

O módulo de entrada não diferencia entre o tipo de eixo; ele mantém a tensão do link CC e fornece qualquer corrente que os módulos conectados demandem, até a classificação de pico. 

As classificações contínua e de pico do módulo de entrada devem ser dimensionadas em relação à demanda total de potência de todos os módulos de eixo e fuso conectados sob o ciclo de trabalho de pior caso para a aplicação específica da máquina.

P3: O módulo é classificado para temperatura de operação de 0°C a +45°C. O que acontece se o ambiente do gabinete exceder 45°C?

A operação acima de +45°C ambiente requer derating da classificação de potência contínua do módulo de entrada — o sistema de refrigeração do módulo não consegue manter as temperaturas dos componentes internos dentro de limites seguros em potência total quando o ambiente está acima do limite de projeto.

Na prática, os gabinetes de acionamento SIMODRIVE 611 com ventilação adequada ou ar condicionado raramente excedem +45°C internamente, a menos que a porta do gabinete seja deixada aberta em um ambiente quente ou a ventilação do gabinete seja inadequada.

Se o ambiente do gabinete consistentemente se aproximar ou exceder +45°C, a refrigeração externa (descrita acima) ou refrigeração suplementar do gabinete deve ser implementada para manter a operação confiável.

P4: O módulo foi descontinuado. Unidades de substituição e reparos ainda estão disponíveis?

O 6SN1146-1AB00-0BA1 foi descontinuado pela produção OEM da Siemens aproximadamente em 2015. No entanto, a base instalada de máquinas SIMODRIVE 611 permanece extensa, e o mercado de excedentes industriais e reparos fornece acesso confiável a este módulo.

Instalações de reparo de eletrônicos industriais respeitáveis podem recondicionar unidades com falha — substituindo os capacitores do link CC (a falha mais comum relacionada à idade), testando os diodos retificadores e recondicionando a placa de controle.

Unidades recondicionadas com garantia de instalações especializadas de reparo SIMODRIVE são uma solução de manutenção prática e econômica para máquinas onde uma atualização completa do sistema de acionamento (para SINAMICS S120) não é justificada.

P5: Qual resistor de pulso (resistor de frenagem) é necessário com este módulo de entrada não regulado?

O 6SN1146-1AB00-0BA1 não inclui um resistor de pulso — o resistor de pulso é um módulo separado no sistema SIMODRIVE 611.

O resistor de pulso apropriado é selecionado com base na energia total de frenagem e na potência de pico de frenagem dos módulos de eixo conectados. A documentação de configuração do acionamento SIMODRIVE 611 da Siemens fornece tabelas de seleção que correlacionam a classificação do módulo de entrada, os tamanhos dos motores dos eixos conectados e o número do catálogo do módulo de resistor de pulso apropriado.

O módulo de resistor de pulso se conecta ao barramento do link CC no mesmo gabinete e absorve a energia de frenagem de todos os módulos de eixo conectados quando eles desaceleram.