Oryginalny SIEMENS CIB COMM. COMPONENT 6SL3351-6GH38-1AB3 6SL33516GH381AB3 6SL3 351-6GH38-1AB3

Siemens 6SL3351-6GH38-1AB3 | SINAMICS G Wymienna Płyta Sterująca — 660–690V, 810A, 50/60Hz

Numer części: 6SL3351-6GH38-1AB3

Producent: Siemens AG (Niemcy)

Typ produktu: Wymienna Płyta Sterująca (Część Zamienna)

Rodzina produktów: SINAMICS G

Kompatybilna jednostka: Moduł Mocy SINAMICS G, 660–690V 3AC, 810A 

Przegląd

6SL3351-6GH38-1AB3 to zamienna płyta sterująca Siemens SINAMICS G — zapasowa część elektroniczna sterowania dla Modułu Mocy SINAMICS G pracującego przy napięciu 660–690V trójfazowym AC z mocą wyjściową 810A. Przy tym poziomie mocy, napęd obsługuje silniki w zakresie 750–900kW przy 690V, co czyni go jednym z wariantów o najwyższym prądzie w linii produktów SINAMICS G 690V.

Napędy te znajdują się w wielkoskalowej infrastrukturze przemysłowej — dużych stacjach pomp wodnych, systemach wentylacji kopalń, zespołach sprężarek powietrza, dużych sprężarkach odśrodkowych i zespołach wentylatorów w hutach stali.

Płyta znajduje się na poziomie elektronicznym Modułu Mocy. Obsługuje generowanie sygnałów bramkujących dla stopnia mocy IGBT, przesyła sprzężenie zwrotne prądu fazy silnika do systemu sterowania, monitoruje temperaturę radiatora i implementuje logikę ochronną na poziomie sprzętowym.

Każdy cykl przełączania w napędzie — występujący tysiące razy na sekundę — zależy od prawidłowego działania tej płyty. Awaria sekcji pomiaru prądu powoduje nieprawidłową regulację momentu obrotowego. 

Awaria bramki na dowolnej fazie zakłóca prąd silnika. Oba warunki skutkują wyzwoleniem napędu i nieplanowanym zatrzymaniem.

Rewizja AB3 jest czwartą i obecną wersją produkcyjną tej płyty, po AB0, AB1 i AB2.

Siemens utrzymuje pełną kompatybilność wsteczną we wszystkich rewizjach AB dla tej płyty. AB3 może zastąpić każdą wcześniejszą rewizję bez dodatkowych kroków konfiguracji.

Kluczowe specyfikacje

810A przy 690V — Górny zakres SINAMICS G

Przy prądzie wyjściowym 810A na zasilaniu 690V, 6SL3351-6GH38-1AB3 pracuje w warunkach zbliżonych do górnej granicy prądowej standardowego zakresu obudów SINAMICS G.

Tranzystory IGBT w module mocy o tym znamionowym prądzie przenoszą bardzo wysokie prądy średnie pod pełnym obciążeniem, a wymagania dotyczące sterowania bramką są odpowiednio wysokie. 

Precyzyjne taktowanie włączania i wyłączania utrzymuje straty przełączania w budżecie termicznym IGBT. 

Jakakolwiek asymetria między fazami — spowodowana częściową awarią płyty wpływającą na jeden kanał sterowania bramką — powoduje nierówny podział prądu między trzema fazami i dodatkowe nagrzewanie IGBT.

Napięcie magistrali DC w tym module mocy, prostowane z zasilania AC 690V, osiąga około 975V DC. Izolacja sterowania bramką płyty, znamionowe napięcia komponentów i tłumienie przepięć są zaprojektowane do pracy przy tym poziomie napięcia magistrali DC.

Aplikacje na tym poziomie mocy zazwyczaj pracują z wysokimi współczynnikami obciążenia — duże pompy i wentylatory w ciągłej pracy przemysłowej rzadko zatrzymują się na dłużej niż kilka godzin na raz.

Skumulowane godziny pracy modułu mocy są wysokie. 

W połączeniu z wysoką częstotliwością przełączania nowoczesnych napędów IGBT, obciążenie termiczne komponentów płyty jest znaczące przez okres eksploatacji mierzony w latach.

Rozpoznawanie usterek — Objawy napędów dużej mocy

Przy 810A, konsekwencje awarii płyty sterującej mogą szybko narastać. Dryfujący czujnik prądu powoduje wyzwolenie nadprądowe przy obciążeniach, które napęd powinien łatwo obsłużyć. Pogarszający się wyjście sterowania bramką powoduje miękkie przełączanie na jednej fazie — IGBT włącza się i wyłącza wolniej niż określono, zwiększając straty przełączania i temperaturę radiatora. Z czasem to obciążenie termiczne narasta.

Szczególne wzorce ostrzegawcze obejmują:

Wyzwolenia nadprądowe na jednej fazie (F30001), które występują przy umiarkowanym obciążeniu, ustępują po zresetowaniu i powracają w podobnych warunkach. Jest to usterka przesunięcia pomiaru prądu — czujnik zgłasza prąd fazowy wyższy niż rzeczywista wartość.

Stopniowy wzrost temperatury radiatora przy stałym obciążeniu przez kilka tygodni.

Sugeruje to degradację taktowania sterowania bramką na jednym lub kilku fazach, zwiększając straty przełączania IGBT.

Usterki F30017 (przegrzanie radiatora), które pojawiają się przed fizycznym nagrzaniem radiatora.

Wskazuje to na usterkę złącza czujnika temperatury NTC — albo luźne złącze na płycie, albo uszkodzony termistor NTC.

Bezpieczeństwo instalacji

6SL3351-6GH38-1AB3 jest instalowana wewnątrz Modułu Mocy napędu podłączonego do 660–690V AC. Przed jakimkolwiek dostępem wewnętrznym: odizolować zasilanie AC, odczekać minimum pięć minut i potwierdzić, że napięcie magistrali DC jest poniżej 50V za pomocą skalibrowanego przyrządu.

Przy zasilaniu 690V magistrala DC utrzymuje prawie 975V przez pewien czas po odizolowaniu — nie skracać czasu oczekiwania na rozładowanie.

Wszelkie prace wewnętrzne muszą być wykonywane przez wykwalifikowany personel elektryczny z odpowiednim upoważnieniem i odpowiednim ŚOI dla poziomu napięcia. Zawsze postępować z płytą zgodnie z zasadami ochrony ESD.

FAQ

P1: Po zainstalowaniu 6SL3351-6GH38-1AB3, napęd generuje F30001 (nadprąd) przy pierwszym uruchomieniu bez obciążenia. Kable i uzwojenia silnika są sprawne. Jaka jest przyczyna?

F30001 bez obciążenia po wymianie płyty wskazuje na nieprawidłowo osadzone złącze sprzężenia zwrotnego prądu na nowej płycie.

Złącze przenosi sygnał czujnika prądu z modułu mocy do wejścia ADC płyty. 

Luźne złącze tworzy pływające wejście, które płyta odczytuje jako sygnał prądowy — wystarczający do wyzwolenia alarmu nadprądowego.

Wyłączyć napęd, rozładować magistralę DC, ponownie osadzić wszystkie złącza wewnętrzne mocno i spróbować ponownie. 

Jeśli usterka pozostaje po potwierdzonym osadzeniu złącza, problemem może być uszkodzony czujnik prądu w sekcji mocy, a nie sama płyta.

P2: Napęd pracuje z mocą 810A / 690V na dużym wentylatorze przemysłowym. Moduł mocy uległ awarii dwukrotnie w ciągu trzech lat, zawsze z tą samą fazą IGBT ulegającą awarii. Czy płyta sterująca może przyczyniać się do tego?

Powtarzająca się awaria tej samej fazy IGBT jest silnym wskaźnikiem degradacji obwodu sterowania bramką dla tej fazy. Wyjście sterowania bramką, które nie wytwarza określonego napięcia bramki lub wytwarza je z nadmiernym czasem narastania, powoduje wolne przełączanie IGBT — zwiększając straty przełączania i obciążenie termiczne w tym konkretnym IGBT.

Przez miesiące pracy, to obciążenie termiczne powoduje awarię IGBT.

Wymiana IGBT bez jednoczesnej wymiany płyty 6SL3351-6GH38-1AB3 pozostawia zdegradowane sterowanie bramką na miejscu, a nowy IGBT prawdopodobnie ulegnie ponownej awarii w podobnym czasie.

P3: Czy płyta rewizji AB3 jest kompatybilna z modułem mocy, który pierwotnie był wyposażony w płytę AB0?

Tak, AB3 bezpośrednio zastępuje AB0 bez żadnej niekompatybilności. Siemens zaprojektował serię rewizji AB z pełną kompatybilnością wsteczną — wymiary fizyczne, pozycje złączy i interfejs funkcjonalny są identyczne we wszystkich rewizjach.

AB3 może używać zaktualizowanych komponentów dyskretnych w porównaniu do AB0, ale płyta wykonuje te same funkcje w ten sam sposób.

Nie jest wymagana żadna zmiana parametrów ani dodatkowe uruchomienie.

P4: Na terenie zakładu znajduje się pięć modułów mocy SINAMICS G o mocy 810A / 690V w tej samej instalacji. Czy jedna zapasowa płyta 6SL3351-6GH38-1AB3 jest wystarczająca, czy należy zapasować więcej?

Dla pięciu krytycznych napędów w tym samym miejscu, posiadanie jednej lub dwóch zapasowych płyt jest rozsądne. Jedna zapasowa chroni przed pojedynczą awarią płyty.

Jeśli istnieje obawa, że wiele płyt w parku maszynowym zbliża się do końca okresu eksploatacji (napędy w podobnym wieku z podobną historią eksploatacji), posiadanie dwóch zapasów zmniejsza ryzyko wystąpienia drugiej awarii podczas pozyskiwania pierwszej płyty zamiennej. 

Czas realizacji tej płyty przez rynek wtórny wynosi zazwyczaj od jednego do dwóch tygodni — należy rozważyć, czy jest to akceptowalne ryzyko przestoju, biorąc pod uwagę krytyczność zastosowań.

P5: Napęd SINAMICS G o mocy 810A / 690V pokazuje na wyświetlaczu napędu przerywane niezrównoważenie prądu fazowego, ale bez wyzwalania błędów. Czy jest to wczesne ostrzeżenie o awarii płyty sterującej?

Przerywane niezrównoważenie prądu, które pojawia się na wyświetlaczu diagnostycznym napędu, ale nie wyzwala alarmu, jest znaczącym sygnałem ostrzegawczym.

Wzmocnienie lub przesunięcie pomiaru prądu na jednym kanale dryfuje — jeszcze nie na tyle, aby przekroczyć próg błędu, ale na tyle, aby wykazać rozbieżność pomiarową. 

To będzie się pogarszać z czasem. Charakterystyka dryfu przesunięcia prądu starzejącego się obwodu pomiaru prądu ma tendencję do przyspieszania wraz ze starzeniem się komponentu. 

Zaplanowanie profilaktycznej wymiany płyty za pomocą 6SL3351-6GH38-1AB3 podczas następnego zaplanowanego okna konserwacji jest właściwą reakcją — zanim dryf osiągnie próg błędu i spowoduje nieplanowany przestój.