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シーメンス C98043-A7004-L1 | SIMOREG DC-MASTER 6RA70 フィールドサプライボード — DCモーター励磁制御

部品番号: C98043-A7004-L1

代替参照: 6RY1703-0EA01

メーカー: シーメンスAG (ドイツ)

製品タイプ: フィールドサプライボード (FSB) — DCモーター励磁制御 

概要

C98043-A7004-L1は、シーメンスSIMOREG DC-MASTER 6RA70シリーズDCドライブコンバーター用のフィールドサプライボードです。高出力可変速ドライブアプリケーションで使用される独立励磁DCモーターでは、界磁巻線がモーターのステーターに磁束を発生させます。

電機子巻線はこの磁束と相互作用してトルクを発生させます。したがって、界磁電流を制御することは、DCモーター動作の2つの基本的な変数の一方を制御することになります。

C98043-A7004-L1は、この界磁電流を管理するボードです。6RA70ドライブのフィールドコンバーターセクション用のサイリスタブリッジと制御回路を含み、単相ACフィールド供給電圧をモーターの界磁巻線用の精密に制御されたDC出力に変換します。

このボードは、界磁電流制御ループ（設定値で界磁電流を維持する）と、速度が上昇するにつれて界磁電流を減少させることでモーターが定格速度を超えて動作できるようにする界磁弱め制御の両方を実装しています。

界磁弱めは、DCドライブに拡張された速度範囲を与えるものです。定格速度以下では、界磁は定格電流で維持され、電機子電流を変化させることでトルクが制御されます。

定格速度以上では、界磁は弱められ（電流が減少）、最大トルクが低下した状態でより高い速度で動作できるようになります。C98043-A7004-L1は、全速度範囲でこの界磁制御を実行します。

主な仕様

DCドライブシステムにおける界磁励磁

独立励磁DCモーターの磁界は永久磁石ではなく、界磁巻線にDC電流を流すことによって生成されます。この磁界の強さは、モーターの性能特性に直接影響します。

全界磁では、モーターは定格電機子電流で最大トルクを発生させます。これは、低速・高トルク運転に最適な条件です。製鉄所、押出機、重プロセスドライブは、定格速度以下で動作する場合、全界磁強度に依存します。

定格速度を超えて速度が増加すると、界磁が一定に維持されている場合、電機子電圧がドライブの最大出力を超えます。代わりに、C98043-A7004-L1は、界磁弱めにより、界磁電流を制御された方法で減少させ、最大トルクを低下させる代わりにモーターをより速く回転させます。

定格速度を超えるトルク・速度エンベロープは、定電力特性に従います。速度が2倍になれば、利用可能なトルクは半分になります。

この機能は、広い速度範囲を必要とするアプリケーションにとって非常に重要です。ワインダーは、ロール径の変化に合わせて表面速度を一定に保つために可変速で実行する必要があります。試験台は、広い範囲で連続的な速度変化を必要とします。プロセスラインは、製品ごとに異なる速度で実行されます。

界磁損失検出とモーター保護

C98043-A7004-L1の最も重要な安全機能の1つは、界磁損失検出です。界磁電流が定義されたしきい値を下回ると（界磁供給の故障、界磁巻線の断線、またはボードの故障による）、モーターは磁束を失います。

この状態では、モーターは電機子電流から制御されたトルクを発生させることができません。極端な場合、高電圧電機子供給に接続された励磁されていないモーターが制御不能に加速する可能性があります。

C98043-A7004-L1は、界磁電流を継続的に監視します。

確認された界磁損失検出は、即座のドライブトリップを引き起こし、危険な過速状態が発生する前に電機子供給を隔離します。

この保護機能は、メイン制御ソフトウェアとは独立して動作し、ドライブシステム全体のハードウェア安全層を表します。

L1バリアントとボードの互換性

C98043-A7004フィールドサプライボードシリーズ内では、Lサフィックスがボードのバリアントとリビジョンを識別します。L1指定は、ほとんどのSIMOREG 6RA70単象限および四象限コンバーターアプリケーションに適した標準フィールドサプライボード構成をカバーします。

後続のバリアント（L2以降）は、特定のアプリケーション要件に対応したり、フィールドの改善を組み込んだりしました。

ほとんどの標準的な6RA70アプリケーションでは、C98043-A7004-L1が該当するフィールドサプライボードです。

交換部品を入手する前に、ドライブの元のハードウェア構成または取り付けられているボードのラベルに対してバリアントを確認してください。

DCモーター界磁巻線 — 電気的特性

独立励磁DCモーターの界磁巻線は、高インダクタンスのコイルです。このインダクタンスは、フィールドサプライ設計に重要な影響を与えます。界磁電流が変化するとき（速度上昇、速度低下、または界磁弱め遷移中）、インダクタンスはその変化に抵抗します。

C98043-A7004-L1の制御ループは、安定した応答性の高い界磁電流制御を実現するために、このインダクタンスを考慮する必要があります。

大型DCモーターの界磁回路時定数は、数秒の範囲になることがあります。ボードの制御ループは、モーターの界磁インダクタンスと抵抗に合わせて調整されており、通常はコミッショニング中に設定されます。

C98043-A7004-L1を交換する場合は、フィールドレギュレータパラメータ（CUD1に保存されている）がモーターに適していることを確認してください。不適切なフィールドレギュレータチューニングは、界磁電流の不安定性、始動時の界磁立ち上がりの遅延、または界磁弱め応答の振動を引き起こす可能性があります。

FAQ

Q1: 6RA70ドライブにF036（フィールドコントローラー設定値/実測値偏差が大きすぎる）が表示されます。C98043-A7004-L1が故障の原因である可能性が高いですか？

F036は、界磁電流がコマンド設定値より大幅に低いことを示しています。FSBの故障と結論付ける前に、ボードの供給端子でのフィールド供給AC入力電圧を確認し、モーターを切断した状態でモーターの界磁巻線抵抗を確認してください（断線または高抵抗の界磁巻線を排除するため）。

界磁ヒューズの断線も一般的な原因です。

供給電圧と界磁巻線抵抗が正常であることが確認された場合、C98043-A7004-L1サイリスタブリッジまたはその制御回路が故障した可能性があり、ボードの交換が必要です。

Q2: 交換用C98043-A7004-L1を取り付けた後、ドライブで定格速度での界磁電流の振動が表示されます。何を調整すべきですか？

界磁電流の振動は通常、CUD1のフィールドレギュレータゲインまたは時定数パラメータがモーターの界磁インダクタンスと抵抗に一致していないことを示します。これはパラメータの問題であり、ボードの故障ではありません。

CUD1のコミッショニング画面でフィールドレギュレータパラメータにアクセスし、モーターの界磁回路特性と一致していることを確認してください。

元のパラメータセットが文書化されていない場合は、ファームウェアバージョンで利用可能なフィールドレギュレータ自動チューニング、またはモーターの銘板の界磁データに基づいた手動チューニングが必要です。

Q3: L1バージョンは在庫がありますが、以前はL2バージョンを使用していました。L1は下位互換性がありますか？

C98043-A7004シリーズでは、Lバリアントの互換性は、特定の6RA70コンバーター構成によって異なります。6RA70パワー範囲内の標準アプリケーションでは、L1とL2は、異なる界磁供給電圧範囲または電流定格に合わせた特定の回路特性が異なります。

設置前に、必要な界磁供給電圧（ドライブのタイププレートまたは取り付けられているボードのラベルから）がL1バージョンの仕様と一致していることを確認してください。

不一致のバリアントをインストールすると、不適切な界磁電流レベルが発生する可能性があります。

Q4: モーターは界磁弱めを使用して定格速度の2倍で動作しています。この状態でC98043-A7004-L1が故障した場合、どうなりますか？

界磁弱め中の界磁供給の故障は、ボード上の界磁損失検出回路を介して即座にドライブトリップを引き起こします（界磁損失検出が正しく機能していると仮定）。電機子は切断されます。界磁損失検出が機能していれば、モーターは安全に減速します。

界磁損失検出回路自体が故障してドライブをトリップさせない場合、電機子電圧が維持されている間に界磁電流が崩壊します。

このシナリオでは、モーターが危険な速度まで加速する可能性があります。このため、界磁損失保護機能は、定期的なドライブメンテナンスの一部として定期的にテストする必要があります。

Q5: 6RA70ドライブは、古いSIMOREGハードウェアを置き換えるためにSINAMICS DCMにレトロフィットされています。C98043-A7004-L1は、SINAMICS DCMアーキテクチャに相当するものがありますか？

SINAMICS DCMは界磁励磁を内部で処理します。界磁サイリスタブリッジと制御は、DCMハードウェアアーキテクチャ内に統合されています。

SINAMICS DCMを注文する際に、この機能が組み込まれているため、個別のフィールドサプライボードを指定する必要はありません。6RA70からSINAMICS DCMに移行する際、界磁電流制御パラメータ（界磁電流設定値、界磁弱め特性）は、コミッショニング中にSINAMICS DCMパラメータとして再入力されます。

古い6RA70パラメータドキュメントは参照として機能しますが、SINAMICSパラメータ番号への変換が必要です。