L'équipement doit être équipé d'un dispositif de contrôle de l'équipement.

Fanuc A06B-6087-H145 | Module d'alimentation Alpha PSM-45 — 55 kW, 200–230 V CA triphasé, 185 A en entrée, 283–325 V CC de bus, 165 A en sortie, module de 300 mm, refroidissement forcé externe

Aperçu

Le Fanuc A06B-6087-H145 est le PSM-45, et il représente une nette amélioration par rapport au reste de la série A06B-6087 en termes de taille physique, de capacité de puissance et d'exigences d'installation. Alors que les PSM-15 à PSM-37 partagent le même châssis de 150 mm de large et une empreinte d'installation similaire, le PSM-45 utilise un boîtier plus large de 300 mm et pèse environ 22 kg — plus du double de la masse du PSM-37.

Il ne s'agit pas simplement d'une question de plus de la même chose ; le PSM-45 appartient à une classe physique différente qui s'accompagne d'exigences d'espace d'armoire différentes, de considérations de fixation et de montage différentes, et — de manière critique — d'exigences de refroidissement différentes.

La sortie continue de 55 kW à une entrée CA de 185 A place le PSM-45 dans la plage de puissance appropriée pour les grands centres d'usinage avec des moteurs de broche de haute puissance (classe 15 kW à 22 kW), plusieurs axes servo de grande taille, ou des configurations multi-broches où la demande de puissance simultanée totale dépasse considérablement ce que le PSM-37 peut gérer à 43 kW. Les centres d'usinage aérospatiaux avec des fraises de grand diamètre, les centres de tournage robustes pour pièces d'arbre et de carter, et les machines 5 axes avec une grande capacité de palette apparaissent tous comme des installations typiques du PSM-45.

Le courant de sortie du bus CC de 165 A est le chiffre qui détermine le nombre et la taille des modules SVM et SPM en aval.

À 165 A en continu, le PSM-45 peut supporter la demande de courant d'un grand module de broche SPM à haute puissance de broche simultanément avec plusieurs modules d'axe SVM à pleine charge — un profil de demande qui pousserait les 43 kW du PSM-37 à leur limite ou au-delà.

Contrairement aux PSM-15, PSM-26 et PSM-37, le PSM-45 nécessite un refroidissement par air forcé externe en plus de ses propres ventilateurs intégrés.

C'est la distinction d'installation la plus critique : un PSM-45 monté dans une armoire sans le système de conduits externes requis et l'alimentation en air forcé subira inévitablement des arrêts AL03 (surchauffe du dissipateur thermique) dans des conditions de charge de production. 

L'exigence de refroidissement par air forcé externe n'est pas facultative ou dépendante de l'environnement — elle est obligatoire pour que le module atteigne sa puissance de sortie continue nominale à n'importe quelle température ambiante.

Spécifications clés

Le châssis de 300 mm — Ce que la taille signifie

La transition physique du châssis de 150 mm des PSM-15/26/37 au châssis de 300 mm du PSM-45 est une frontière architecturale dans le système d'entraînement alpha.

La largeur de 300 mm fournit la surface du dissipateur thermique et le volume de disposition des cartes nécessaires pour gérer les exigences thermiques et électriques à une entrée de 185 A, des modules de transistors de 400 A et une puissance continue de 55 kW. 

Le poids de 22 kg signifie que le PSM-45 nécessite un support de fixation approprié dans l'armoire électrique — il ne peut pas compter sur le montage léger par clips suffisant pour les modules PSM plus petits.

Les points de connexion du bus CC sur le PSM-45 sont physiquement différents de ceux des modules à châssis de 150 mm, et la disposition de l'armoire doit tenir compte de l'empreinte plus grande du module.

Les constructeurs de machines qui ont spécifié le PSM-45 dans la conception d'origine ont configuré leurs armoires électriques en conséquence. 

Pour des fins de mise à niveau ou de remplacement, un PSM-45 ne peut remplacer qu'un autre PSM-45 (ou son successeur PSM-55) — la réduction à un PSM-37 à châssis de 150 mm n'est pas mécaniquement possible, et même si elle l'était, la limite de 43 kW serait insuffisante pour la charge qui nécessitait un PSM-45.

Refroidissement par air forcé externe — Pourquoi il est non négociable

L'architecture de refroidissement du PSM-45 utilise deux ventilateurs internes pour faire circuler l'air à l'intérieur du boîtier du module et évacuer la chaleur de l'électronique de commande.

Le dissipateur thermique externe supporte la charge thermique des trois modules de transistors de 400 A — c'est là que la majeure partie de la chaleur est générée. Dans les modules de 150 mm (PSM-15 à PSM-37), le ventilateur externe soufflant sur les ailettes du dissipateur thermique est suffisant pour dissiper cette chaleur dans des conditions de charge nominale. 

Dans le PSM-45, le flux de chaleur des transistors de 400 A à une entrée de 185 A est trop important pour qu'un seul ventilateur externe puisse le dissiper — une alimentation en air forcé par conduit vers le dissipateur thermique est nécessaire.

En pratique, cela signifie que l'armoire électrique doit avoir un chemin d'air dédié — généralement un système de conduits qui amène de l'air plus frais de l'extérieur de l'armoire directement à l'entrée du dissipateur thermique du PSM-45, ou un ensemble de ventilateurs de refroidissement forcé externes séparés montés à l'extérieur de l'armoire.

Les constructeurs de machines qui ont utilisé le PSM-45 dans les conceptions d'origine ont intégré cet arrangement de refroidissement comme une caractéristique standard.

Pour un PSM-45 de remplacement installé dans une armoire où le refroidissement externe d'origine a été modifié, dégradé ou compromis, il est essentiel de s'assurer que le refroidissement par air forcé externe est pleinement fonctionnel avant de faire fonctionner la machine en charge de production.

Les deux ventilateurs internes (A90L-0001-0422, le même type que celui utilisé dans les modules PSM plus petits) sont disponibles individuellement en tant que pièces de rechange et peuvent être remplacés sans échanger le module entier.

Modules de transistors 400 A et durée de vie

Les trois modules de transistors de 400 A à l'intérieur du PSM-45 fonctionnent à des niveaux de courant absolus plus élevés que dans tout autre module PSM alpha plus petit.

Bien que les transistors de 400 A fonctionnant à un niveau d'entrée continu de 185 A aient une marge électrique importante, le cyclage thermique au fil des années d'exploitation de production provoque une dégradation progressive des caractéristiques de la jonction des transistors et de l'intégrité des joints de soudure. 

Le mode de défaillance éventuel de la dégradation des transistors liée à l'âge est généralement une augmentation progressive de la tension de saturation, ce qui augmente les pertes de commutation et la génération de chaleur avant que le transistor ne tombe en panne — se manifestant souvent initialement par une augmentation de la température de l'armoire plutôt que par une alarme immédiate.

Les transistors de 400 A sont disponibles en tant que pièces de rechange individuelles, et le remplacement d'un module de transistor défaillant est une voie de réparation viable.

La masse de 22 kg du PSM-45 signifie qu'une réparation dans l'armoire est impraticable ; le module doit être retiré de l'armoire pour un remplacement des transistors au niveau du banc.

La carte de câblage (A20B-2001-067x) et la carte de contrôle (A16B-2202-042x) ne sont pas disponibles séparément — les conditions de défaillance de la carte nécessitent un échange d'unité ou une réparation spécialisée de la carte.

PSM-45 et son successeur PSM-55

La documentation officielle de Fanuc indique que le PSM-45 a été remplacé par le PSM-55 à partir d'août 1999.

En pratique, les deux modules restent en service actif dans la base installée mondiale — les unités PSM-45 installées dans des machines construites avant 1999 continuent de fonctionner dans les installations de production, et le support de service après-vente pour le PSM-45 reste actif. 

Le PSM-55 utilise une spécification de carte de câblage différente et offre une puissance continue plus élevée, mais il est physiquement compatible avec le même arrangement de montage d'armoire conçu pour le PSM-45 — ce qui en fait la voie de mise à niveau recommandée lorsqu'un PSM-45 est remplacé et que l'opportunité d'installer le module de puissance supérieure est opérationnellement bénéfique.

FAQ

Q1 : Qu'est-ce qui nécessite spécifiquement un refroidissement par air forcé externe sur le PSM-45 que le PSM-37 n'a pas besoin ?

Le facteur critique est la densité du flux de chaleur des modules de transistors. Les trois transistors de 400 A du PSM-45 génèrent considérablement plus de chaleur par unité de surface de dissipateur thermique que les modules IGBT plus petits du PSM-37 dans des conditions de charge nominale.

La surface des ailettes du dissipateur thermique disponible dans le châssis de 300 mm, bien que plus grande que le châssis de 150 mm, ne peut toujours pas dissiper la sortie de chaleur des transistors de 400 A en utilisant uniquement le ventilateur externe si le ventilateur fonctionne contre l'air chaud déjà présent à l'intérieur d'une armoire électrique chargée.

L'alimentation en air forcé externe amène de l'air plus frais (pas de l'air recirculé de l'armoire) directement sur la face du dissipateur thermique, garantissant que le dissipateur thermique fonctionne à une température prévisiblement plus basse.

Sans cela, la marge de température du dissipateur thermique au-dessus du seuil AL03 se réduit au point où les températures ambiantes estivales ou un blocage partiel de l'armoire produisent des arrêts AL03 en charge de production.

Q2 : Le PSM-45 peut-il être directement remplacé par le PSM-55 si le PSM-45 tombe en panne et que seul un PSM-55 est disponible ?

Oui, le PSM-55 est le successeur officiel du PSM-45 et utilise le même format de châssis de 300 mm et le même arrangement de montage d'armoire. La configuration de connexion du bus CC est compatible.

Le PSM-55 offre une puissance continue plus élevée que le PSM-45, ce qui est sûr pour un système dimensionné autour du PSM-45 — le bus a simplement plus de capacité que ce que les modules en aval nécessitent. 

La révision de la carte de contrôle sur le PSM-55 peut différer légèrement de celle du PSM-45, mais aucune modification des paramètres CNC n'est requise pour cette substitution, car le module d'alimentation est transparent à la configuration des paramètres servo et broche de la CNC.

Q3 : Le PSM-45 pèse 22 kg — quelles précautions d'installation ce poids nécessite-t-il ?

La masse de 22 kg exige que le module soit monté sur des supports de fixation capables de supporter ce poids avec un facteur de sécurité approprié.

Ne vous fiez pas à une seule connexion vissée en haut du module pour la suspension — utilisez le schéma de montage complet spécifié dans le guide d'installation de la série alpha Fanuc (B-65162). Lors du retrait et de l'installation du PSM-45 pour remplacement ou entretien, utilisez une manipulation à deux personnes ou un chariot positionné pour supporter le poids du module lorsqu'il glisse hors du rack de l'armoire. 

La chute d'un module de 22 kg peut endommager le corps du module, les cartes de câblage et toute connexion de barre omnibus avec laquelle il entre en contact. Lors du remontage, reconnectez les connexions de la barre omnibus CC avant de serrer les fixations de montage pour éviter toute contrainte sur les barres omnibus aux points de connexion.

Q4 : AL02 apparaît sur l'écran du PSM-45 — s'agit-il des ventilateurs internes ou du système de refroidissement externe ?

AL02 indique un défaut de ventilateur de refroidissement — spécifiquement l'un des deux ventilateurs internes (A90L-0001-0422) s'est arrêté. Les ventilateurs internes font circuler l'air à l'intérieur du boîtier du module et gèrent l'environnement thermique de l'électronique de commande.

AL02 n'indique pas directement une défaillance du système de conduits de refroidissement par air forcé externe ; cette voie de défaillance produit généralement AL03 (surchauffe du dissipateur thermique) plutôt que AL02. Lorsque AL02 apparaît, identifiez lequel des deux ventilateurs internes s'est arrêté (en écoutant le ventilateur en marche et celui qui est silencieux), remplacez le ventilateur défaillant et vérifiez le fonctionnement avant de reprendre la production. Si les deux ventilateurs internes fonctionnent et que AL02 apparaît toujours, inspectez le circuit de surveillance du ventilateur sur la carte de contrôle.

Q5 : Quelle est la relation entre la puissance nominale de 55 kW du PSM-45, l'entrée CA de 185 A et la sortie CC de 165 A — pourquoi les courants d'entrée et de sortie sont-ils différents ?

La différence entre l'entrée CA de 185 A et la sortie CC de 165 A reflète la physique de la conversion CA-CC.

L'entrée CA du PSM-45 est du CA triphasé à 200–230 V. Après rectification, le bus CC fonctionne à 283–325 V. La relation de puissance P = V × I signifie qu'à une entrée CA de 200 V avec 185 A (courant apparent triphasé), la puissance réelle transférée après prise en compte du facteur triphasé et du facteur de puissance est d'environ 55 kW.

Le bus CC à 325 V transportant 165 A délivre également environ 54 kW (325 V × 165 A = 53,6 kW).

La légère différence tient compte des pertes de conversion — le redresseur, le filtre et les circuits de commutation actifs ne sont pas parfaitement efficaces, et une petite fraction de la puissance d'entrée est dissipée sous forme de chaleur à l'intérieur du module lui-même.

Le courant de sortie nominal de 165 A est le chiffre pertinent pour dimensionner la demande de courant de pointe combinée des modules SVM et SPM en aval par rapport à la capacité du bus CC du module.