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电源单元

组态

电源模块、电机模块和功率模块的电源设备专为短暂的过载而设计，即，模块可以短时间提供大于额定电流Irated 的电流。在这种情况下，利用热沉的储热量，允许相关热时间常数。功率半导体和实际电流检测电路的额定大电流为 Imax，不得超过此电流。过载能力由 Imax、Irated 和热时间常数决定。在电源设备的技术数据中指定了许多特性工作循环。SIZER用于西门子驱动工程组态工具基于带有可选时间特性的指定工作循环计算负载，标识需要的电源设备。

电源半导体芯片的热时间常数在 100 ms 以内。由于频率低于10 Hz，过载能力受限。软件通过热模型将这些限制考虑在内，并防止设备在所有工作状态下过载。必须注意，规定的额定电流 Irated 是正弦电流的均方根值，尤其在0 Hz 附近频率下。若三相系统的频率降低到0 Hz，在停止状态一个纯直流电流流经所有相位。根据相位关系，该直流电流的均方根值可达到正弦电流的峰值。

该状态下的输出电流大于额定电流Irated乘以√2。各个电机端子和电缆设计用于正常工作状态下的额定电流，考虑到热时间常数，可防止设备过载。

可在高 40 °C (104 °F)的环境温度下，以额定电流或功率和指定的脉冲频率操作电源设备。热沉在该操作点处达到允许的大温度。 如果环境温度高于 40 °C(104 °F)，必须降低产生的热损耗，以防止热沉过热。

在使用给定电流时，热损耗与脉冲频率成比例增加。必须降低额定输出电流 Irated 以确保不会超过高脉冲频率的大热损失或散热温度。当使用脉冲频率的校正因子 kf 时，将会调整对所选脉冲频率有效的额定输出电流 Iratedf。

在组态驱动器时，请注意，在 40 °C (104 °F) 至 55 °C (131 °F)的温度范围中，电源设备不能提供全电流或功率。电源设备测量热沉温度，在温度 > 40 °C (104 °F)时，保护自身防止发生热过载。

空气压力和空气密度在海拔高度处下降。位于这些高度时，相同数量的空气不会具有相同的冷却效果，两个电导体之间的气隙只可绝缘较低的电压。典型气压值如下：

海拔 0 m：100 kPa

大海拔高度 2000 m (6562 ft)：80 kPa

大海拔高度 3000 m (9843 ft)：70 kPa

大海拔高度 4000 m (13124 ft)：62 kPa

大海拔高度 5000 m (16405 ft)：54 kPa

安装高度高于 2000 m (6562 ft) 时，为了确保可以按照 EN 60664-1 III类浪涌电压绝缘浪涌电压，线路电压不得超过特定极限。安装高度 > 2000 m (6562 ft)时，如果线路电压高于这个极限，必须采取措施瞬时将 III 类浪涌电压降至 II类值，例如，必须通过隔离变压器为设备供电。

为了计算允许的输出电流或功率，必须乘以降额因数以实现上述效果。适用于电流随安装海拔高度而变化的降额因子 kI 可通过环境温度降额因子 kT 而得到补偿。如果降额因子 kT 乘以降额因子 kI 的结果大于1，则计算必须基于额定电流 Irated 或 Iratedf。如果结果< 1，则，则必须将其乘以额定电流 Irated 或 Iratedf 以计算出大允许连续电流。为获得总的降额值而通过这种方法计算出的降额因子 k = kf × kT × kI 必须应用于指定工作周期中的所有电流值 Irated, IH, IL。

功率模块、电源模块和电机模块电机侧模块的降额特性曲线可在相关模块的技术数据中找到 （请参阅 SINAMICS S120 驱动系统部分说明）。

降额特性曲线和允许的输出电流计算示例：

减载运行是环境温度的一个函数

随安装海拔高度发生变化的额定电压下降

随安装海拔高度发生变化的额定电压下降

示例 1

在高 30 °C (86 °F) 的环境温度下，处于 2500 m (8203 ft) 的高度，使用额定脉冲频率操作驱动系统。

由于其工作温度低于 40 °C (104 °F) 时，需要进行补偿计算（安装高度/周围温度）。

安装高度为 2500 m (8203 ft)：降额因子 kI = 0.965，kU = 0.94

大环境温度30 °C (86 °F)：降额因子 kT = 1.133

k I × kT 由于安装海拔高度/环境温度补偿，= 0.965 X 1.133 = 1.093 1.0

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

结论：无需降低额定值。

IEC 60664‑1 规定需要的电压降额。

电压范围介于 380V 和 480V 之间的单元其工作电压大可为 480 V x 0.94 = 451 V，而电压范范围介于 660V 和 690 V 之间的单元其工作电压大可为690 V × 0.94 = 648 V。

实例 2

在组态驱动器组时，选择订货号为 6SL3320‑1TE32‑1AA0 的电机模块（额定输出电流为210 A，高过载的基底负载电流为 178 A）。作为安装条件的结果，将在 3000 m(9843 ft) 的高度操作驱动器组，环境温度可能达到 35 °C(95 °F)。为了提供所需的动态响应，必须将脉冲频率设置为 4 kHz。

安装高度为 3000 m (9843 ft)：降额因子 kI = 0.925, kU = 0.88

大环境温度 35 °C (95 °F)：降额因子 kT = 1.066

k I × kT = 0.925 X 1.066 = 0.987 未被安装海拔高度/环境温度完全补偿

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

结论：降低额定值。

应用边界条件的情况，

• 电机模块允许的大连续电流为：210 A × 0.809 = 170 A

• 高过载的基底负载电流为：178 A × 0.809 = 144 A

IEC 60664-1规定需要降额。

可使用高 480 V 3 AC × 0.88 或720 V DC × 0.88 = 422 V3 AC 或 634 V DC 的电压运行选择的设备。这意味着，400 V异步（感应）电机可不受限制地运行。由于安装高度的原因，异步电机可能需要降额。