Siemens 6SL3130-7TE21-6AA3 ALM Módulo de Potência Ativa (Estilo de Livro)

O Siemens 6SL3130-7TE21-6AA3 é um módulo de linha ativa (ALM) do renomado sistema de acionamento SINAMICS S120. Este módulo de alimentação de 16 kW, formatado em tamanho de livro, é mais do que um simples retificador: é um conversor de potência regenerativo de alta precisão que serve como núcleo elétrico inteligente de sofisticados sistemas de automação multi-eixo.

Ele fornece uma tensão de barramento DC estável e regulada, permitindo a recuperação de energia para a rede, oferecendo desempenho e eficiência incomparáveis para aplicações que vão desde máquinas-ferramentas de alta dinâmica até sistemas de embalagem de precisão. Abaixo está um exame detalhado deste modelo ALM, além de insights sobre o papel mais amplo e critérios de seleção de módulos de potência na automação industrial.

Núcleo do produto: Especificações técnicas e anatomia funcional

No seu núcleo, o 6SL3130-7TE21-6AA3 converte a potência AC trifásica em uma tensão de barramento DC regulada com precisão para fornecer módulos de motor a jusante.

Dados técnicos principais

Número do artigo: 6SL3130-7TE21-6AA3

Tipo de produto: Módulo de linha ativa SINAMICS S120 (ALM)

Tensão de entrada: 3 AC 380-480 V, 50/60 Hz

Potência de saída: 16 kW

Corrente CC de saída: 27 A

Tensão de ligação DC regulada: 600 V DC

Método de arrefecimento: arrefecimento de ar interno

Design: Tamanho do livro

Comunicação: Interface integrada DRIVE-CLiQ

Características e Componentes Principais

Retificação ativa baseada em IGBT: Ao contrário das pontes de diodo básicas, ela usa IGBTs (Transistores Bipolares de Porta Isolada) para fluxo de energia bidirecional. Isso permite que ele atue como um retificador durante a condução do motor e um inversor para alimentar energia de volta à rede durante a freiagem do motor.

Tensão de ligação DC estável: mantém uma tensão de barramento DC constante (por exemplo, 600V) independentemente das flutuações de alimentação de rede. Isso desacopla a tensão do motor da tensão de alimentação, garantindo um desempenho consistente para todas as unidades conectadas.

Conectividade integrada do sistema: totalmente integrada no ecossistema S120 via DRIVE-CLiQ. Esta interface digital permite a configuração automática, diagnósticos abrangentes e troca de dados em tempo real com a unidade de controle (CU).

Segurança e blindagem abrangentes: inclui interfaces para conectar blindagens de cabo (cabos de energia e sinal) para suportar práticas EMC adequadas. Ele também possui funções de segurança integradas (por exemplo, torque seguro desligado / STO através de terminais dedicados).

Vantagens de desempenho: por que escolher este ALM?

O design tecnológico do 6SL3130-7TE21-6AA3 traduz-se em benefícios críticos no local:

Qualidade de potência excepcional: Produz uma corrente de entrada quase sinusoidal, resultando em um fator de potência alto (cos φ ≈ 1). Isso minimiza a potência reativa e a distorção harmônica na rede de alimentação, muitas vezes eliminando a necessidade de unidades externas de correção do fator de potência e evitando penalidades de utilidade.

Eficiência energética e poupança de custos: Regenera a energia de freio diretamente para a rede elétrica da planta, reduzindo o consumo de energia e a geração de calor. Isso é especialmente valioso para aplicações com ciclos de início-parada frequentes ou cargas inérciais elevadas, reduzindo custos operacionais e a pegada de carbono.

Maximização da qualidade do processo e do tempo de funcionamento: a tensão estável do barramento DC garante que os módulos do motor forneçam torque completo mesmo em baixas velocidades, sem ser afetados por caídas da tensão da linha. Isso é crítico para usinagem de alta precisão, movimento sincronizado e estabilidade do processo, reduzindo defeitos de produção e tempo de inatividade não planejado.

Integração e Aplicações Típicas

Este módulo é geralmente controlado por uma unidade central (por exemplo, CU320-2) ou integrado em um ambiente de automação SIMATIC/SINUMERIK. É uma pedra angular da arquitetura "Common DC Bus" do SINAMICS S120, onde um ALM pode fornecer múltiplos módulos de motor (servo ou controle vetorial) no mesmo barramento DC.

Áreas de aplicação principais

Máquinas-ferramentas: centros de usinagem CNC, tornos e moadoras que exigem alta resposta dinâmica e precisão.

Máquinas de embalagem: Robôs e eixos servo-acionados em máquinas de enchimento, paletização e embalagem.

Manipulação de materiais: robôs portais de alta velocidade, sistemas automatizados de armazenamento e recuperação (AS/RS).

Bancos de teste: Simuladores e dinamómetros que precisam de capacidade de motorização e regeneração.

Além do Modelo: Compreender os Módulos de Potência na Automação Industrial

Para tomar decisões informadas, é essencial contextualizar o módulo de linha ativa dentro da linha de módulos de energia da Siemens e esclarecer as principais considerações de design do sistema.

O Espectro do Módulo de Potência: ALM vs. SLM vs. BLM

O SINAMICS S120 oferece três tipos de módulos de potência de núcleo, cada um adaptado a diferentes necessidades de desempenho e custo:

1.1 Módulo de Linha Ativa (ALM)

Tensão de ligação DC: regulada (por exemplo, 600V)

Feedback energético: Sim (regenerativo)

Tecnologia: Front-end ativo baseado em IGBT

Fator de potência de entrada: ~1 (excelente)

Caso de uso típico: Aplicações de alta precisão, dinâmicas e de poupança de energia (por exemplo, máquinas CNC, robôs de alta velocidade).

1.2 Módulo de Linha Inteligente (SLM)

Tensão de ligação DC: não regulada (~1,35 x tensão de entrada)

Feedback energético: Sim (regenerativo)

Tecnologia: IGBT-based

Fator de potência de entrada: & gt;0,96 (muito bom)

Caso de uso típico: Aplicações que precisam de recuperação de energia, mas toleram a tensão flutuante da ligação CC (por exemplo, algumas máquinas de embalagem).

1.3 Módulo de Linha Básica (BLM)

Tensão de ligação DC: não regulada (~1,35 x tensão de entrada)

Feedback energético: Não (não regenerativo)

Tecnologia: a base de diodo/tiristor

Fator de potência de entrada: Dependente do reator de linha

Caso de uso típico: Aplicações sensíveis ao custo com frenagem infrequente (por exemplo, bombas, ventiladores). Uma resistência de freio é necessária para dissipar a energia de freio.

1.4 Como escolher

Selecione ALM: Quando você precisa de uma tensão estável de ligação CC, excelente qualidade de energia e recuperação máxima de energia (crítica para tarefas de precisão ou dinâmicas).

Selecione SLM: Quando a recuperação de energia é fundamental, mas a tensão flutuante da ligação CC é aceitável (equilibra o desempenho e o custo).

Selecione BLM: Para aplicações simples e com foco no orçamento, com frenagem mínima (sem recuperação de energia necessária).

2. Considerações críticas para o projeto de sistemas

Integrar um ALM requer atenção a três detalhes chave:

Módulo de Interface Ativa (AIM) obrigatório: Um AIM deve ser instalado entre a rede e o ALM. Ele integra um filtro de linha, circuito de pré-carregamento e monitoramento de tensão de linha - essencial para a conformidade EMC e operação segura.

Refrigeração e espaço: o design do tamanho do livro permite uma montagem compacta lado a lado em armários de controle. Garantir o fluxo de ar adequado e a conformidade com a gama de temperatura ambiente (0-40°C sem desvanecimento) para evitar o sobreaquecimento.

Configuração do sistema: todo o sistema de acionamento (ALM, módulos de motor, motores) é configurado através do software SINAMICS Startdrive da Siemens (dentro do TIA Portal), garantindo uma integração perfeita.

Perguntas frequentes (FAQs)

1. Como um ALM economiza energia em comparação com uma fonte de alimentação básica?

Um ALM regenera a energia de travagem: durante a travagem, os motores atuam como geradores. Os módulos básicos (BLM) desperdiçam essa energia como calor através de resistências, mas os ALM a invertem de volta para a rede. Esta energia reciclada alimenta outros equipamentos, reduzindo o uso total de eletricidade, especialmente para aplicações frequentes de start-stop.

2. A tensão CC regulada de um ALM é realmente importante?

Sim, para tarefas de alto desempenho. Um ônibus DC estável garante que os módulos do motor forneçam torque total em todas as velocidades, sem ser afetados por flutuações da rede ou cargas pesadas. Isso evita problemas de desempenho durante caídas de tensão, críticas para usinagem de precisão ou movimento sincronizado.

3. Minha aplicação não trava com frequência. Eu ainda preciso de um ALM?

Se a poupança de energia não for fundamental, concentre-se em outros benefícios do ALM: tensão de barramento DC sólida (para estabilidade do processo) e fator de potência quase perfeito (protege os sistemas elétricos dos armônicos). Se isso não importa, um SLM ou BLM é mais econômico.

4. Que componente chave devo adicionar para usar este ALM?

Você precisa de um Módulo de Interface Ativa (AIM) entre a alimentação da rede e o ALM. Não é opcional, ele fornece o filtro de linha e o circuito de pré-carregamento necessários para uma operação segura e compatível com EMC.

5. Este 16kW ALM pode alimentar módulos de motor misto?

Sim, através do Common DC Bus. O ALM fornece 16kW de potência contínua; Você pode conectar qualquer combinação de módulos de motor S120 (por exemplo, 10kW + dois 3kW), desde que a demanda total não exceda 16kW (contabilizando cargas de pico).

6. Quais são os principais pontos de manutenção do ALM?

Concentre-se na prevenção: mantenha as aletas/ventiladores de resfriamento limpos (evite o sobreaquecimento), verifique a apertura da conexão de energia durante o tempo de inatividade e use o diagnóstico DRIVE-CLiQ para acompanhar as horas de operação, as temperaturas e as falhas para manutenção preditiva.