UPS Output per CNC e Servomotori: Cosa Controllare Prima del Dimensionamento

“La macchina CNC ha un mandrino da 15 kW, quindi un gruppo di continuità (UPS) da 20 kVA lo gestirà?” I numeri da soli non possono rispondere. Un centro di lavoro non è un unico carico: ha un mandrino, assi servo, controlli, azionamenti e ausiliari che si comportano diversamente quando l'alimentazione scompare. La potenza nominale del motore del mandrino non è la potenza assorbita nel punto di connessione proposto dell'UPS. Decidi prima cosa deve fare la macchina quando l'alimentazione di rete viene a mancare.

Un UPS per una macchina CNC potrebbe mantenere attivi solo il controller, l'HMI, le comunicazioni e i controlli di lubrificazione abbastanza a lungo per un arresto controllato. Un altro progetto potrebbe richiedere che gli assi e il mandrino continuino a muoversi e a completare un taglio. Il secondo compito impone una domanda molto diversa all'UPS e alla sua batteria. Il costruttore della macchina deve confermare la sequenza di perdita di potenza consentita prima che venga selezionata una delle due configurazioni.

Per un arresto controllato, elencare i circuiti che rimangono alimentati e il tempo di decelerazione necessario agli assi. Confermare se anche i freni, il refrigerante o la lubrificazione devono funzionare. Separare l'alimentazione principale della macchina da quella ausiliaria e di controllo sullo schema elettrico. Un piccolo UPS in un quadro di controllo non è automaticamente un permesso per mantenere il mandrino in funzione.

Per la lavorazione continua, annotare il ciclo operativo che deve sopravvivere: posizione dell'utensile, velocità del mandrino, movimenti simultanei degli assi, accelerazione, carico di taglio e tempo fino al ritorno dell'alimentazione o all'arresto del lavoro. Alcune macchine si arrestano deliberatamente con un segnale di perdita di rete anche se l'alimentazione CA è disponibile altrove. Sottotensioni dell'azionamento, interblocchi di sicurezza e impostazioni di riavvio possono anche arrestare il movimento. L'OEM deve approvare il comportamento previsto; fornire alimentazione CA alla macchina non sovrascrive i suoi controlli.

Ottenere lo schema elettrico della macchina. Se è installata, misurare nel punto di connessione di uscita dell'UPS proposto. Registrare tensione trifase, kW e kVA in marcia, corrente RMS, fattore di potenza e la corrente di ingresso più alta durante l'avvio, l'accelerazione del mandrino, i movimenti simultanei degli assi e la frenata. Registrare la durata di ogni picco. La targhetta del motore del mandrino e la somma delle potenze nominali dei singoli servoazionamenti possono essere utili come contesto, ma non mostrano l'ingresso CA combinato visto dall'UPS.

I convertitori di ingresso e gli azionamenti possono assorbire corrente non lineare. Ciò è importante perché l'UPS ha sia una potenza continua in kW/kVA nominale sia un sovraccarico specifico del modello o un limite di corrente a batteria. Verificare i requisiti di ingresso del produttore dell'azionamento, eventuali reattori o filtri di linea e la risposta della tensione di uscita dell'UPS rispetto alla forma d'onda misurata. Un moltiplicatore universale per "avviamento motore" non si adatta a tutti i sistemi servo; utilizzare i dati di ingresso effettivi dell'azionamento. La nostra guida alla potenza di carico UPS nominale, effettiva e di picco spiega perché tali valori devono rimanere separati.

Quando un mandrino o un asse decelera, il motore può restituire energia al link DC dell'azionamento. Alcuni sistemi dissipano tale energia attraverso un chopper di frenata e un resistore. Altri utilizzano un alimentatore rigenerativo che può inviare potenza indietro verso la linea CA. La documentazione di SEW-EURODRIVE chiarisce il limite pratico: l'alimentazione di energia richiede una linea di alimentazione adatta. Per uno dei suoi progetti di alimentazione rigenerativa, SEW specifica un resistore di frenata come opzione di arresto controllato quando l'energia non può essere reimmessa. Il modello dell'azionamento e il cablaggio, non la parola "servo", identificano quale configurazione è installata.

Se il modulo di linea può esportare potenza verso l'uscita dell'UPS mentre l'UPS è a batteria, il costruttore della macchina e il fornitore dell'UPS devono concordare come gestire tale energia. Non dare per scontato che l'inverter dell'UPS possa assorbirla. Un progetto con frenata a resistore pone una domanda diversa: se il resistore e le impostazioni dell'azionamento possono gestire il ciclo di arresto o operativo concordato. Nessuna delle due opzioni può essere selezionata solo dalla potenza in kW del motore. Lo stesso problema di interfaccia appare nella nostra guida UPS per ascensori con VFD, sebbene una macchina CNC abbia una propria sequenza di movimento e sicurezza.

Tracciare le alimentazioni per il controller CNC, PLC, HMI, controlli servo, contattori, freni, encoder e qualsiasi alimentatore esterno da 24 V. Decidere quali rimangono attivi per l'arresto concordato o l'operatività continua. Un azionamento con uno stadio di potenza energizzato potrebbe comunque arrestarsi se il suo circuito di controllo o il segnale di abilitazione cade. Al contrario, mantenere attiva l'alimentazione di controllo non significa che il link DC principale possa pilotare i motori.

Rivedere le impostazioni OEM per perdita di rete, sottotensione e riavvio. SEW-EURODRIVE documenta diverse risposte alla perdita di rete: un azionamento può tentare di continuare a funzionare con l'energia recuperata dal motore, disabilitare la sua uscita o eseguire un arresto rapido, a seconda della sua impostazione. Questo è un comportamento specifico dell'azionamento, non un sostituto generale per un UPS. Le funzioni di arresto di emergenza e di sicurezza "safe-torque-off" della macchina devono comportarsi come richiesto dal suo progetto di sicurezza; una proposta UPS non deve aggirarli.

Fornire al fornitore dell'UPS i modelli della macchina e dell'azionamento, lo schema unifilare, il punto di alimentazione UPS proposto, la traccia di ingresso misurata, la sequenza di interruzione richiesta e i minuti target. Includere la configurazione di frenata e qualsiasi filtro di linea, reattore o trasformatore. Il fornitore dovrebbe verificare l'uscita continua, la corrente di breve durata e il comportamento di sovraccarico in modalità batteria rispetto a tali dati. Se l'UPS passa al bypass durante un sovraccarico, confermare se esiste una fonte di bypass utilizzabile durante l'interruzione.

Quindi dimensionare la batteria per il programma di carico concordato, non per la targhetta del mandrino. La nostra guida all'autonomia della batteria UPS mostra il metodo di carico-dati di scarica. Il test di accettazione in sito dovrebbe interrompere l'alimentazione normale in una procedura controllata e supervisionata dall'OEM ed eseguire la sequenza di arresto o lavorazione concordata con il carico previsto. Registrare tensione e corrente di uscita dell'UPS, allarmi, scarica della batteria, guasti dell'azionamento e stato finale della macchina.

Il preventivo utile non è "20 kVA per un mandrino da 15 kW". Indica quali parti della macchina rimangono alimentate, quale movimento è consentito, come viene gestita l'energia di frenata e cosa deve trasportare l'UPS testato mentre l'alimentazione di rete è assente.

Guida SEW-EURODRIVE alla potenza di frenata — il feedback rigenerativo richiede una linea di alimentazione adatta.

Guida SEW-EURODRIVE ai resistori di frenata — un'opzione di arresto controllato specifica del modello quando il feedback non è disponibile.

Controllo arresto SEW-EURODRIVE in caso di perdita di rete — opzioni di risposta dell'azionamento dopo la perdita di alimentazione.

Utilizzare questo come checklist, non come approvazione. La progettazione dell'alimentazione e della sicurezza del costruttore della macchina, i manuali dell'azionamento e i dati del modello UPS governano ancora il sistema installato e il suo test.