西門子6EP電源模塊代理商

電源模塊、電機(jī)模塊和功率模塊的電源設(shè)備專為短暫的過載而設(shè)計(jì)，即，模塊可以短時(shí)間提供大于額定電流Irated 的電流。在這種情況下，利用熱沉的儲(chǔ)熱量，允許相關(guān)熱時(shí)間常數(shù)。功率半導(dǎo)體和實(shí)際電流檢測電路的額定最大電流為 Imax，不得超過此電流。過載能力由 Imax、Irated 和熱時(shí)間常數(shù)決定。在電源設(shè)備的技術(shù)數(shù)據(jù)中指了許多特性工作循環(huán)。SIZER 用于西門子驅(qū)動(dòng)工程組態(tài)工具基于帶有可選時(shí)間特性的指工作循環(huán)計(jì)算負(fù)載，然后標(biāo)識(shí)需要的電源設(shè)備。

電源半導(dǎo)體芯片的熱時(shí)間常數(shù)在 100 ms 以內(nèi)。由于頻率低于 10 Hz，因此過載能力受限。軟件通過熱模型將這些限制考慮在內(nèi)，并防止設(shè)備在所有工作狀態(tài)下過載。必須注意，規(guī)定的額定電流 Irated 是正弦電流的均方根值，尤其在 0 Hz 附近頻率下。若三相系統(tǒng)的頻率降低到 0 Hz，在停止?fàn)顟B(tài)一個(gè)純直流電流流經(jīng)所有相位。根據(jù)相位關(guān)系，該直流電流的均方根值可達(dá)到正弦電流的峰值。

該狀態(tài)下的輸出電流大于額定電流Irated乘以 √2。各個(gè)電機(jī)端子和電纜設(shè)計(jì)用于正常工作狀態(tài)下的額定電流，因此考慮到熱時(shí)間常數(shù)，可防止設(shè)備過載。

降容特性

可在最高 40 °C (104 °F) 的環(huán)境溫度下，以額定電流或功率和指的脈沖頻率操作電源設(shè)備。熱沉在該操作點(diǎn)處達(dá)到允許的最大溫度。 如果環(huán)境溫度高于 40 °C (104 °F)，必須降低產(chǎn)生的熱損耗，以防止熱沉過熱。

在使用給定電流時(shí)，熱損耗與脈沖頻率成比例增加。必須降低額定輸出電流 Irated 以確保不會(huì)超過高脈沖頻率的最大熱損失或散熱溫度。當(dāng)使用脈沖頻率的校正因子 kf 時(shí)，將會(huì)調(diào)整對所選脈沖頻率有效的額定輸出電流 Iratedf。

在組態(tài)驅(qū)動(dòng)器時(shí)，請注意，在 40 °C (104 °F) 至 55 °C (131 °F) 的溫度范圍中，電源設(shè)備不能提供全電流或功率。電源設(shè)備測量熱沉溫度，在溫度 > 40 °C (104 °F) 時(shí)，保護(hù)自身防止發(fā)生熱過載。

因此，空氣壓力和空氣密度在海拔高度處下降。位于這些高度時(shí)，相同數(shù)量的空氣不會(huì)具有相同的冷卻效果，兩個(gè)電導(dǎo)體之間的氣隙只可絕緣較低的電壓。典型氣壓值如下：

海拔 0 m：100 kPa

最大海拔高度 2000 m (6562 ft)：80 kPa

最大海拔高度 3000 m (9843 ft)：70 kPa

最大海拔高度 4000 m (13124 ft)：62 kPa

最大海拔高度 5000 m (16405 ft)：54 kPa

安裝高度高于 2000 m (6562 ft) 時(shí)，為了確?？梢园凑?EN 60664-1 III 類浪涌電壓絕緣浪涌電壓，線路電壓不得超過特定極限。安裝高度 > 2000 m (6562 ft) 時(shí)，如果線路電壓高于這個(gè)極限，必須采取措施瞬時(shí)將 III 類浪涌電壓降至 II 類值，例如，必須通過隔離變壓器為設(shè)備供電。

為了計(jì)算允許的輸出電流或功率，必須乘以降額因數(shù)以實(shí)現(xiàn)上述效果。適用于電流隨安裝海拔高度而變化的降額因子 kI 可通過環(huán)境溫度降額因子 kT 而得到補(bǔ)償。如果降額因子 kT 乘以降額因子 kI 的結(jié)果大于 1，則計(jì)算必須基于額定電流 Irated 或 Iratedf。如果結(jié)果 < 1，則，則必須將其乘以額定電流 Irated 或 Iratedf 以計(jì)算出最大允許連續(xù)電流。為獲得總的降額值而通過這種方法計(jì)算出的降額因子 k = kf × kT × kI 必須應(yīng)用于指工作周期中的所有電流值 Irated, IH, IL。

功率模塊、電源模塊和電機(jī)模塊電機(jī)側(cè)模塊的降額特性曲線可在相關(guān)模塊的技術(shù)數(shù)據(jù)中找到 （請參閱 SINAMICS S120 驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)部分說明）。

降額特性曲線和允許的輸出電流計(jì)算示例：

減載運(yùn)行是環(huán)境溫度的一個(gè)函數(shù)

隨安裝海拔高度發(fā)生變化的額定電壓下降

隨安裝海拔高度發(fā)生變化的額定電壓下降

示例 1

在最高 30 °C (86 °F) 的環(huán)境溫度下，處于 2500 m (8203 ft) 的高度，使用額定脈沖頻率操作驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。

由于其工作溫度低于 40 °C (104 °F) 時(shí)，需要進(jìn)行補(bǔ)償計(jì)算（安裝高度/周圍溫度）。

安裝高度為 2500 m (8203 ft)：降額因子 kI = 0.965，kU = 0.94

最大環(huán)境溫度30 °C (86 °F)：降額因子 kT = 1.133

k I × kT 由于安裝海拔高度/環(huán)境溫度補(bǔ)償，= 0.965 X 1.133 = 1.093 1.0

k = kf × (kI × kT) = 1.0 × (1.0) = 1.0

結(jié)論：無需降低額定值。

但是，IEC 60664?1 規(guī)定需要的電壓降額。

電壓范圍介于 380V 和 480V 之間的單元其工作電壓最大可為 480 V x 0.94 = 451 V，而電壓范范圍介于 660 V 和 690 V 之間的單元其工作電壓最大可為 690 V × 0.94 = 648 V。

實(shí)例 2

在組態(tài)驅(qū)動(dòng)器組時(shí)，選擇訂貨號為 6SL3320?1TE32?1AA0 的電機(jī)模塊（額定輸出電流為 210 A，高過載的基底負(fù)載電流為 178 A）。作為安裝條件的結(jié)果，將在 3000 m (9843 ft) 的高度操作驅(qū)動(dòng)器組，環(huán)境溫度可能達(dá)到 35 °C (95 °F)。為了提供所需的動(dòng)態(tài)響應(yīng)，必須將脈沖頻率設(shè)置為 4 kHz。

安裝高度為 3000 m (9843 ft)：降額因子 kI = 0.925, kU = 0.88

最大環(huán)境溫度 35 °C (95 °F)：降額因子 kT = 1.066

k I × kT = 0.925 X 1.066 = 0.987 未被安裝海拔高度/環(huán)境溫度*補(bǔ)償

k = kf × (kI × kT) = 0.82 × (0.925 × 1.066) = 0.809

結(jié)論：降低額定值。

應(yīng)用邊界條件的情況，

• 電機(jī)模塊允許的最大連續(xù)電流為：210 A × 0.809 = 170 A

• 高過載的基底負(fù)載電流為：178 A × 0.809 = 144 A

IEC 60664-1規(guī)定需要降額。

可使用最高 480 V 3 AC × 0.88 或 720 V DC × 0.88 = 422 V 3 AC 或 634 V DC 的電壓運(yùn)行選擇的設(shè)備。這意味著，400 V 異步（感應(yīng)）電機(jī)可不受限制地運(yùn)行。但是，由于安裝高度的原因，異步電機(jī)可能需要降額。

選擇功率模塊或電機(jī)模塊

電機(jī)模塊根據(jù)堵轉(zhuǎn)電流I0 100 K（繞組溫度上升 100 K時(shí)的額定電流）分配給同步電機(jī)，并且根據(jù)額定電流Irated 分配給異步電機(jī)（感應(yīng)電機(jī)），在電機(jī)說明書中對分配情況有詳細(xì)描述。例如，在加速過程中，工作循環(huán)必須考慮動(dòng)態(tài)過載，動(dòng)態(tài)過載需要功能更強(qiáng)大的功率模塊或電機(jī)。在本文中，必須牢記，作為安裝高度、環(huán)境溫度和脈沖頻率設(shè)置的函數(shù)，功率模塊或電機(jī)模塊的輸出電流減少（請參閱降額特性曲線中的說明）。

為了實(shí)現(xiàn)最佳組態(tài)，在功率模塊或電機(jī)上復(fù)制工作循環(huán)中計(jì)算的Iload電機(jī)電流負(fù)載。以下規(guī)則適用：

I rated，module ≥ Iload

I rated, module = 功率模塊或電機(jī)模塊的允許連續(xù)電流考慮降額特性曲線

在特定時(shí)間內(nèi)，提供較高的輸出電流需要功率模塊或電機(jī)模塊。在針對負(fù)載設(shè)計(jì)模塊時(shí)，必須注意特性曲線或過載能力 （參見“SINAMICS S120 變頻器系統(tǒng)"一章）。

SIZER for Siemens Drives 組態(tài)工具能夠執(zhí)行精確的過載計(jì)算。

額定電流 – 允許和不允許的電機(jī)/變頻器組合

• 電機(jī)額定電流高于功率模塊或逆變裝置的額定輸出電流：
  在需要連接額定電流高于功率模塊或逆變裝置的額定輸出電流的電機(jī)的情況下，電機(jī)只能夠在部分負(fù)載下運(yùn)行。將有以下限制：
  短時(shí)電流（= 1.5 x 基本負(fù)載電流 IH）應(yīng)大于或等于所連接電機(jī)的額定電流。
  遵守這一設(shè)計(jì)規(guī)則十分重要，因?yàn)榇笮碗姍C(jī)的較低漏電感會(huì)帶來電流峰值，可能導(dǎo)致傳動(dòng)系統(tǒng)關(guān)斷或因電子保護(hù)電路而受到連續(xù)輸出限制。

• 電機(jī)額定電流顯著低于功率模塊或逆變裝置的額定輸出電流：
  使用矢量控制系統(tǒng)時(shí)，額定電機(jī)電流必須至少等于功率模塊或逆變裝置額定輸出電流的 1/8。在較低電機(jī)電流下，電機(jī)可在 V/f 控制模式中運(yùn)轉(zhuǎn)。

通過脈寬調(diào)制，電源模塊和電機(jī)模塊可產(chǎn)生一個(gè)交流電壓，用于向所連接電機(jī)提供直流鏈路直流電壓。通過電源電壓確定直流鏈路電壓的量值，在使用電機(jī)模塊電機(jī)側(cè)模塊時(shí)，通過使用的電源模塊和允許的最大輸出電壓確定直流鏈路電壓的量值（請參閱 SINAMICS S120 驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)部分）。所連接電機(jī)的轉(zhuǎn)速和負(fù)載決定了所需電機(jī)電壓。允許的最大輸出電壓必須大于或等于需要的電機(jī)電壓，必須選擇帶有不同繞組的電機(jī)。

當(dāng)連接正弦濾波器時(shí)，不能使用所有脈寬調(diào)制。從而最大可能輸出電壓較低 （參見正弦濾波器）。

使用較長的電機(jī)電纜

通過脈寬調(diào)制，電源模塊和電機(jī)模塊可產(chǎn)生一個(gè)交流電壓，用于向所連接電機(jī)提供直流鏈路直流電壓。在時(shí)鐘運(yùn)行狀態(tài)下，會(huì)產(chǎn)生容性泄露電流，從而會(huì)限制電機(jī)電纜的允許長度。在部件說明中，規(guī)定有每個(gè)電源模塊和電機(jī)模塊的最長電機(jī)電纜。

電機(jī)電抗器限制容性泄漏電流的上升速率和大小，從而可使用較長的電機(jī)電纜。電機(jī)電抗器和電機(jī)容性電纜形成一個(gè)振蕩電路，該電路不可由輸出電壓的脈沖模式增強(qiáng)。因此，該振蕩電路的諧振頻率必須明顯高于脈沖頻率。電機(jī)電纜越長，電纜電容越大，而諧振頻率越低。為在諧振頻率和脈沖頻率之間提供一個(gè)足夠大的安全裕度，需限制最大電機(jī)電纜長度，即使若干個(gè)電機(jī)電抗器串聯(lián)在一起，也是如此。最大電纜長度與電機(jī)電抗器組合在電機(jī)電抗器技術(shù)參數(shù)中指。

如果需要長電機(jī)電纜，則必須選用額定值較高的電機(jī)模塊電機(jī)側(cè)模塊或根據(jù)輸出電流 Icontinuous，降低允許連續(xù)輸出電流 

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