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SINAMICS S120 變頻調速柜，空冷型和水冷型
SINAMICS S120 變頻調速柜是多機傳動模塊化機柜系統的組件，采用*饋電和公共直流母排，適用于過程領域、汽車領域、技術加工領域以及起重機和采礦等領域。這些變頻調速柜分為空冷型和水冷型。其標準排列順序為成行排布。根據要求，也可采用背對背等其它安裝方式。SINAMICS S120 變頻調速柜包括書本型（逆變柜）和裝置型 SINAMICS S120 系列中的變頻調速柜，從而該系列產品成為 SINAMICS G150 和 SINAMICS S150 單機傳動變頻調速柜系列的理想補充。
所有的傳動組件，從供電整流到輸出逆變，均采用清晰而緊湊的柜內布局，優化配置在的變頻調速柜中。由于有大量選件可供選擇，可對這些組件靈活組合，zui滿足客戶特定要求。
空氣冷卻系統的主要組成部分：
- 進線柜，包括進線側組件（如接觸器、熔斷器和斷路器）以及用于基本整流裝置的進線電抗器等。
- 以下類型的整流電源模塊：
- 雙象限運行的基本整流柜
- 四象限運行的回饋整流柜
- 用于四象限運行的有源線路模塊，具有可忽略的線路諧波
- 用于制動運行的制動柜
- 逆變柜具有下列類型：
- 書本型裝柜套件
- 連接
- 控制裝置
- 用于為輔助電源系統供電的輔助電源柜
水冷型系統的主要組成部分：
- 由進線柜和帶有有源濾波裝置的有源整流柜組合而成的有源進線柜
- 由進線柜和基本整流柜組合而成的基本進線柜
- 電機模塊
- 控制裝置
- 包括泵、閉環控制裝置以及去離子水回路與原水回路之間的換熱器的換熱裝置
標準化的功率單元和控制單元接口，方便工程和安裝。變頻裝置和控制單元之間的通訊通過 DRIVE-CLiQ 接口（內置串行接口）實現。 電 話：（同號）
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帶有用于一個多電機驅動器的 SINAMICS S120 變頻調速柜的驅動系統布局示例
下表列出了 SINAMICS S120 變頻調速柜的電壓范圍和額定功率。
空冷型 SINAMICS S120 變頻調速柜的電壓范圍
| 線路電壓 | 輸入電流 | 直流鏈路電壓 | 直流鏈路電流 | 輸出電流 | 單個模塊的功率范圍 |
|---|---|---|---|---|---|---|
進線柜 1) | 380 ... 480 V 3 AC | 250 ... 3200 A | – | – | – | – |
500 ... 690 V 3 AC | 280 ... 3200 A | – | – | – | – | |
基本電源模塊1) | 380 ... 480 V 3 AC | 365 ... 1630 A | 510 ... 650 V | 420 ... 1880 A | – | 200 ... 900 kW |
500 ... 690 V 3 AC | 260 ... 1580 A | 675 ... 930 V | 300 ... 1880 A | – | 250 ... 1500 kW | |
非調節型電源模塊1) | 380 ... 480 V 3 AC | 463 ... 1430 A | 510 ... 650 V | 550 ... 1700 A | – | 250 ... 800 kW |
500 ... 690 V 3 AC | 463 ... 1430 A | 675 ... 930 V | 550 ... 1700 A | – | 450 ... 1400 kW | |
調節型電源模塊 1) | 380 ... 480 V 3 AC | 210 ... 1405 A | 540 ... 720 V | 235 … 1574 A | – | 132 ... 900 kW |
500 ... 690 V 3 AC | 575 ... 1270 A | 710 ... 1035 V | 644 ... 1422 A | – | 560 ... 1400 kW | |
書本型逆變柜 | 380 ... 480 V 3 AC | – | 510 ... 720 V | – | 9 ... 132 A | 4.8 ... 71 kW |
書本型逆變柜1) | 380 ... 480 V 3 AC | – | 510 ... 720 V | – | 210 ... 1405 A | 110 ... 800 kW |
500 ... 690 V 3 AC | – | 675 ... 1035 V | – | 85 ... 1270 A | 75 ... 1200 kW | |
集中制動柜 1) | 380 ... 480 V 3 AC | – | 510 ... 720 V | – | – | 500 ... 1000 kW |
500 … 600 V 3 AC | – | 675 ... 900 V | – | – | 550 ... 1100 kW | |
660 … 690 V 3 AC | – | 890 ... 1035 V | – | – | 630 ... 1200 kW | |
輔助電源柜 | 380 ... 690 V 3 AC | 125 ... 250 A | – | – | – | – |
電 話：（同號）
1) 通過zui多 4 個相同的整流柜的并聯，可以實現功率擴展。
水冷型 SINAMICS S120 變頻調速柜的電壓范圍和額定功率
| 線路電壓 | 輸入電流 | 直流鏈路電壓 | 直流鏈路電流 | 輸出電流 | 單個模塊的功率范圍 |
|---|---|---|---|---|---|---|
基本進線柜1) | 380 ... 480 V 3 AC | 610 ... 1420 A | 510 ... 650 V | 740 ... 1730 A | – | 360 ... 830 kW |
500 ... 690 V 3 AC | 340 ... 1350 A | 675 ... 930 V | 420 ... 1650 A | – | 355 ... 1370 kW | |
有源進線柜1) | 380 ... 480 V 3 AC | 985 ... 1405 A | 540 ... 720 V | 1100 ... 1573 A | – | 630 ... 900 kW |
500 ... 690 V 3 AC | 1025 ... 1560 A | 710 ... 1035 V | 1147 ... 1740 A | – | 1100 ... 1700 kW | |
電機模塊1) | 380 ... 480 V 3 AC | – | 510 ... 720 V | – | 605 ... 1405 A | 315 ... 800 kW |
500 ... 690 V 3 AC | – | 675 ... 1035 V | – | 465 ... 1560 A | 450 ... 1500 kW |
1) 通過zui多 4 個相同的整流柜的并聯，可以實現功率擴展。
SINAMICS S120 變頻調速柜具有以下優點：
- 經濟的過程優化
- 標準的 PROFIBUS 或 PROFINET 接口以及各種模擬和數字接口，使得傳動可以輕松地集成到自動化系統中。
- 矢量和伺服控制可確保滿足驅動器精度和動態響應方面的苛刻要求。
- 高可靠性和高使用率
- 各模塊和功率部件可快速、方便地進行更換，從而確保較高的設備可用性。
- 節能運行
- 輸出側逆變器通過公共直流回路連接在一起，可在電機拖動和發電運行模式之間交換能量。這意味著可以節約能量，對供電端施加的負載較少，電源諧波降低。
- 在某些情況下，傳動的進線整流的設計甚至可以低于公共直流母排的逆變的總功率。這樣可以顯著降低逆變柜運行的能耗。例如，皮帶輸送機或發動機試驗臺控制應用中。
- zui大線對降低運行、維護和維修成本
- 由于使用菜單式的 STARTER 調試工具，使調試過程簡單而快捷。
- 可選的菜單式 AOP30 高級操作面板簡單易用，提供純文本顯示和條形圖顯示。
- 所有變頻調速柜都很容易接觸，非常易于維修
- 節省空間的系統結構
- 環境友好
- 這些變頻調速柜運行起來十分安靜，并且由于采用的 IGBT 功率半導體和和創新冷卻設計，結構十分緊湊。
SINAMICS S120 變頻調速柜的開發優化了電機系統的結構。它們用于多個電機必須協調以實現驅動任務的應用，如驅動組中的電機驅動。典型的應用：
- 包裝機械
- 塑料加工機器
- 紡織機
- 壓力機、沖壓機
- 軋機傳動
- 舉升設備和起重機
- 印刷和造紙機械
- 車輛和齒輪箱試驗臺
- 試驗臺應用
- 木材、玻璃、陶瓷行業中使用的機器
- 搬運和裝配系統
- 機床
使用變頻調速柜，也可實現大功率單軸傳動（并聯）。
電 話：（同號）
它們是按照“分區”方式進行設計，具備zui高可能的運行可靠性。嚴格執行了 EMC 措施。借助于模擬條件，分區設計用作導氣和散熱裝置。
機柜結構中采用的特殊措施可確保機柜在整個生命周期內保持機械耐久性。
注意，提供廣泛的電纜布線選擇和特殊設計概念*地應用，以擴大應用范圍和簡化服務。柜體包括了所有的必要接口和連接器件。配置設計縝密嚴謹，調速柜處于連接準備狀態，或者，使用多傳輸裝置箱運輸，可以快速完成裝配。廣泛的選件可用于針對各種不同應用要求對裝置進行調整，方便了選型。
所有組件（從具體部件到隨時可連接的機柜）在整個生產過程中都經過嚴格測試。這就保證了它們在安裝、調試和運行過程中具有*的功能可靠性。
可更換的部件都可快速、方便地更換。另外，通過“Spares On Web”因特網工具，可隨時方便地查看具體訂單的備件。 1)
1) 本目錄中所述的 SINAMICS S120 變頻調速柜模塊的屬性不能轉換為滿足特定應用要求的變頻調速柜。
系統設計
整流柜通過具有不同載流能力的預制母排連接各種逆變柜。
所有標準母排以及電子元件均采取了防護措施，使其免受環境影響。這可通過采用鍍鎳銅排和涂層模塊來實現。
一個的標準輔助電源系統為變頻調速柜的功率組件、風扇和 24 V 負載提供所需的輔助電壓。
這些電壓優選地使用輔助電源模塊產生。也可使用選件 K76（進線柜中生成輔助電源）或使用外部輔助電源。
外部輔助電源包括一個帶兩個端子排的輔助電源柜（空氣冷卻）和一個 24 V DC 熔斷器以及所需的連接電纜。供貨時已*組裝好，即連即用。在現場只需將電纜連接到相鄰逆變柜即可。
控制單元、功率單元和其它 SINAMICS 部件都通過 DRIVE-CLiQ 進行通訊。
DRIVECLiQ 是驅動器的內部串口，可使用各種長度的預制電纜，方便、快速地配置整個傳動。
變頻調速柜組裝成套后以運輸單元的方式交付，總長度為 2400 mm。尤其是整流柜與進線柜一起使用時，建議使用該選件。因為在這種情況下，除電氣接口（母排）外，進線柜必須配裝預充電直流母排或進線電抗器（根據整流柜的型號而定）。對于水冷型邊批調速柜，采用運輸單元交貨的有點是，冷卻系統的管路系統可*不帶接頭。通過運輸單元的方式可快速、方便地在現場組裝各種設備。
噴漆模塊
以下設備標配有帶涂層的模塊：
- 書本型
- 裝機裝柜型變頻調速柜
- 控制裝置
- 傳感器模塊
- 端子模塊
- 高級操作員面板 (AOP30)
部件涂層可保護 SMD 組件中的敏感元件免受有害氣體、粉塵和濕氣的腐蝕。
鍍鎳母排
取得抵御環境影響的zui效果，變頻器控制柜中使用的所有銅母線條進行了鍍鎳處理。而且無需像處理裸銅接頭那樣來清潔用戶端子上的觸點。
注：
對于某些選件，出于技術原因，銅母排的某些部分不能鍍鎳。
PE 母排
交付的變頻調速柜標配有一個 PE 棒。它用于連接和緊固 PE 導體。
變頻調速柜的防護等級
EN 60529 標準涉及通過外殼、護蓋等對電氣設備進行的保護，包括：
- 防止人員意外接觸外殼內的帶電組件或運動組件，防止固體雜質進入設備（觸摸防護和防雜質進入保護）
- 防止水進入變頻調速柜（防水保護）
- 認可的防護等級縮寫 電 話：（同號）
防護等級由字母 IP 與兩個數字所組成的縮寫來表示。
防護等級 | *個代碼數字 （觸摸保護和防固體異物保護） | 第二個代碼數字 （防止水進入設備） |
|---|---|---|
IP20 | 防直徑 | 沒有水防護 |
IP21 | 防直徑 | 防護滴水 垂直落下的水滴不得造成有害影響。 |
IP23 （選件 M23） | 防直徑 | 防護噴水 兩側與垂直方向zui大角度為 60°的噴水不具有有害作用。 |
IP43 （選件 M43） | 防直徑 | 防護噴水 兩側與垂直方向zui大角度為 60°的噴水不具有有害作用。 |
IP54 （選件 M54） | 塵土防護 雖然無法*阻止灰塵進入，但進入的灰塵量不得影響設備運行或降低設備安全性。 全面觸摸防護 | 防濺 從任一方向噴射到外殼上的水不具有有害作用。. |
IP55 （選件 M55） | 塵土防護 雖然無法*阻止灰塵進入，但進入的灰塵量不得影響設備運行或降低設備安全性。 全面觸摸防護 | 噴水防護（噴嘴） 從任一方向噴射到外殼上的水無有害作用。 |
空冷型變頻調速柜符合防護等級 IP20，水冷型變頻調速柜符合 IP21（標準）。此處列出的其他防護等級可作為選項提供。
功能
通訊和用戶端子排
CU320-2 DP 控制單元標配了一個 PROFIBUS 接口，CU320-2 PN 控制單元標配了一個 PROFINET 接口，作為與控制系統的用戶接口。
若為氣冷式機柜模塊，可提供易于訪問和易于連接的輸入和輸出，作為客戶接線盒 -X55 上的標準配置。
若為液冷式機柜模塊，直接連接組件。
有關詳細資料，請參閱《SINAMICS 低壓工程手冊》。
開環和閉環控制功能
SINAMICS S120 可采用動態、高精度閉環矢量控制（驅動對象類型 VECTOR）或高動態閉環伺服控制（驅動對象類型 SERVO）。
軟件和保護功能
標準軟件功能如下：
軟件和保護功能 | 說明 |
|---|---|
設定點輸入 | 可在內部或外部設定值；在內部固定設定值、電動電位器設定值或點動設定值，在外部通過通信接口或模擬量輸入進行設定。內部固定值設定和電動電位器設定可由來自端子接口上的控制命令進行切換或調節。 |
電機識別 | 自動電機識別功能，使得調試更快捷，優化變頻器的閉環控制。 |
斜坡函數發生器 | 一個斜坡函數發生器具有可獨立調節的上升和下降時間以及可調的工作周期（極限轉速范圍內的），可實現傳動的平滑加速和減速。具有較好的速度控制響應，防止系統機械沖擊。可單獨針對緊急制動時的下降斜坡進行參數調整。 |
Vdc zui大 控制器 | 在 Vdc max 控制器可自動防止直流鏈路中出現過電壓，例如設定的下降斜坡過短時。自動延長設定的斜坡下降時間。 注：該功能僅對單機傳動有用。 |
動態緩沖 (KIP) | 通過在一定時間內由機械動能來彌補因輸入電源故障而缺失的能量。只要傳動系統能獲得再生能量，并且不會超過直流母排電壓的關斷閾值，就能保持運行。當在該時間段內，電網電壓一旦恢復后，變頻器就會控制電機再次無波動加速至其設定速度。 |
自動重啟 | 當電源在發生電源故障后重新恢復時，自動重啟會再次接通驅動器電源，并線性上升到當前轉速設定點。 |
快速重啟 | 捕捉再啟動可將變頻裝置無擾動地連接到正在旋轉的電機上。選配的 VSM10 模塊提供有電壓檢測功能，由于無需對電機斷電，可顯著降低大型交流電機的捕捉再啟動時間。 |
工藝控制器 | 通過“工藝控制器”（PID 控制器）中的功能模塊可實現簡單的工藝控制功能，如液位控制或流量控制，以及復雜的張力控制。其中微分器輸入可切至控制值偏差通道或實際值通道（出廠設置）。P、I 和 D 分量可單獨進行設置。 |
自由編輯功能塊 | 使用可自由編程的功能塊，可以很容易地讓 SINAMICS 變頻裝置實現邏輯和運算功能。這些功能塊可通過操作面板或STARTER 調試工具進行編程。 |
驅動個控制圖 (DCC) | 傳動控制圖（DCC）擴展了 SINAMICS 的工藝功能。功能塊庫包括眾多控制、算術和邏輯塊以及大量的開環和閉環控制功能。方便易用的傳動控制圖 DCC 編輯器可以使得圖形化組態變得容易，可清晰顯示控制回路結構，并高效地重新利用現有圖形。DCC 是 STARTER 調試工具的附加件（→ 工具和組態）。 |
I2t 感應，用于電機保護 | 使用存儲在變頻調速柜軟件中的電機模型，可以根據當前轉速和負載計算電機溫度。通過使用電機繞組中的 KTY84 傳感器進行直接溫度檢測，由于還另外考慮到了環境溫度的影響，溫度的檢測更加精確。 |
電機溫度測定 | 通過分析 KTY84、PTC 或 PT100 溫度傳感器，可實現電機保護。當連接一個 KTY84 溫度傳感器時，可以設定報警或關斷極限值。若連接的是 PTC 熱敏電阻，則可以對觸發該熱敏電阻后的系統響應（報警或關斷）進行設定。 |
電機堵轉保護 | 電機堵轉條件一旦達到，變頻器會立即關斷以防止過載。 |
制動控制 | 用于控制抱閘的 “簡單制動控制”： 通過“擴展制動控制”功能模塊，可執行復雜制動控制，例如，電機抱閘和工作制動器的控制。 |
寫防護 | 通過寫保護來防止意外更改設置參數（無密碼功能）。 |
通過專有保護 | 通過專有技術保護功能，可對保存的數據進行加密，保護專家的組態知識，防止修改和復制（有密碼）。 |
Web 服務器 | 集成的 Web 服務器通過其 Web 頁面提供有關傳動裝置的信息。使用 Internet 瀏覽器通過不安全 (http) 或安全傳輸協議 (https) 訪問網絡服務器。 |
電源單元保護
電源單元保護 | 說明 |
|---|---|
輸出側接地故障監控 | 輸出側接地故障是通過監控三相電流來識別，故障時變頻器會停機。 |
輸出側短路保護 | 可檢測輸出側的短路（例如，變頻器輸出端子上、電機電纜中、電機接線盒內），并關斷變頻器。 |
熱過載保護 | 在超出過熱閾值時，首先發出一條警告消息。當溫度進一步上升，則會導致故障停機，或者自動調整脈沖頻率或輸出電流，以降低元件熱效應。故障原因消除之后（如改善冷卻），就會自動恢復原始工作參數。 |
重要的指令和標準見下表。它們是 SINAMICS S120 變頻調速柜的設計基礎，必須嚴格遵守以實現在功能上和運行時都安全的電磁兼容性配置。
歐盟導則 | |
|---|---|
2006/95/EC | 低電壓指令： |
2004/108/EC | EMC 規程： |
2006/42/EC | 機器設備導則： |
歐洲標準 | |
EN ISO 3744 | 聲學 - 使用聲壓確定噪聲源的聲功率級和聲能量級 - 在反射平面上基本上自由聲場的工程方法 |
EN ISO 13849?1 | 機械安全性 – 控制系統的安全相關部分； |
EN 60146?1?1 | 半導體變流器 - 一般要求和電網換向變流器 |
EN 60204?1 | 機械設備安全性 – 機器的電氣設備 |
EN 60529 | 由外殼提供的防護等級（IP 代碼） |
EN 61508?1 | 電氣/電子/可編程電子系統的功能安全 |
EN 61800?2 | 可調速電力傳動系統， |
EN 61800?3 | 可調速電力傳動系統， |
EN 61800?5?1 | 可調速電力傳動系統， |
EN 61800?5?2 | 可調速電驅動系統 |
