Le système d'alimentation électrique doit être équipé d'un système d'alimentation électronique de type A.

Module d'alimentation Alpha i Fanuc A06B-6110-H037 PSM-37i (aiPS-37) — 43kW, 200–240V, 153A, dimensionnement de charge du système d'entraînement, carte d'alimentation A16B-2203-0632, CNC 16i/18i/0i

Présentation

Le Fanuc A06B-6110-H037 est le PSM-37i — le membre de 43kW de la famille d'alimentations alpha i de première génération A06B-6110, se situant entre le PSM-26i (29,8kW) et le PSM-55i (65kW) sur la ligne 200V.

Avec un courant d'entrée nominal de 153A à 200V, le PSM-37i convient aux configurations de machines-outils moyennes à grandes où un PSM-26i est insuffisant mais où la pleine capacité d'un PSM-55i serait excessive pour la charge de l'amplificateur connecté.

Son boîtier de 150 mm, sa carte d'alimentation A16B-2203-0632 et sa capacité de 43 kW définissent un module qui a été spécifié pour les machines construites du début au milieu des années 2000 jusqu'à la fin de l'ère alpha i de première génération — des machines qui, en 2025, auront plus de quinze ans d'historique de production.

Cet article se concentre sur le PSM-37i du point de vue de la configuration de la machine et du calcul de la charge : comment les 43 kW sont réellement utilisés en pratique, quels types de machines et quelles configurations d'amplificateurs entrent dans la plage naturelle du PSM-37i, et comment le courant d'entrée de 153 A s'intègre dans la planification des circuits électriques de l'installation que toute installation ou relocalisation de machine requiert.

Spécifications clés

Où se situent les 43 kW dans le système d'entraînement Alpha i

Chaque machine équipée d'un système d'entraînement alpha i dispose d'un PSM choisi pour fournir la puissance simultanée totale tirée par tous les modules SVM et SPM sur le bus DC partagé. La méthode de sélection dans la documentation de configuration alpha i de Fanuc demande au concepteur de sommer les puissances nominales de sortie de tous les amplificateurs connectés, d'appliquer un facteur de simultanéité (typiquement 0,7 à 0,8) et de choisir le PSM dont la puissance nominale continue dépasse le résultat.

Dans les catégories de machines pratiques, le PSM-37i couvre l'espace entre deux groupes. Le PSM-26i, avec 29,8 kW, dessert les centres d'usinage avec une puissance de broche dans la plage de 7,5 kW à 11 kW et deux à quatre axes servo de taille moyenne — une charge combinée qui, avec les facteurs de simultanéité appliqués, se situe confortablement en dessous de 29,8 kW.

Le PSM-55i, avec 65 kW, dessert les plus grands centres d'usinage et les machines à cinq axes où les moteurs de broche de plus de 22 kW sont combinés à plusieurs axes servo à couple élevé.

Le territoire du PSM-37i — 43 kW — se situe au milieu : centres d'usinage avec des moteurs de broche de 15 kW à 18 kW, ou machines où une broche plus petite est combinée à un plus grand nombre d'axes servo avec des courants nominaux individuels plus élevés (machines de type portique, centres d'usinage horizontaux multi-palettes, centres de tournage avec outillage entraîné et axe C).

Ce sont des types de machines courants dans les secteurs de l'automobile, de l'aérospatiale et de l'ingénierie de précision qui définissent la majeure partie de la base installée de Fanuc, c'est pourquoi le PSM-37i est devenu l'un des modules les plus utilisés de la famille alpha i pendant ses années de production.

L'entrée de 153 A — Exigences électriques de l'installation

À 200V d'entrée, le PSM-37i consomme 153A à la puissance nominale. Ce n'est pas un chiffre à sous-estimer dans la planification de l'installation. 153A triphasés à 200V représentent environ 53kVA de puissance apparente. Le circuit alimentant ce module doit être adéquatement protégé et câblé.

Protection du circuit : Un disjoncteur de 200A avec une caractéristique de déclenchement de classe D ou K est généralement approprié pour la charge continue de 153A et le transitoire de courant d'appel au démarrage.

La taille exacte du disjoncteur et la courbe de déclenchement dépendent de l'impédance du câble et de la plage spécifique du disjoncteur ; le manuel d'installation de la série alpha de Fanuc (B-65162) et les normes électriques de l'installation régissent la sélection finale.

Dimensionnement des câbles : 153A en continu à la température ambiante de l'installation, au remplissage du conduit et à la géométrie de routage des câbles détermine la section transversale requise du conducteur selon les normes IEC ou NEC.

Des câbles sous-dimensionnés présentent un risque d'incendie et un problème de chute de tension — une impédance excessive du câble d'alimentation sous une charge de 153A produira une chute de tension mesurable aux bornes du PSM-37i, ce qui peut provoquer un AL-6 (alimentation d'entrée anormale) ou contribuer aux variations de tension du bus DC.

Réacteur AC : La documentation de la série alpha i de Fanuc spécifie un réacteur de ligne AC approprié pour la classe de courant d'entrée du PSM-37i. À 153A, la teneur en courant harmonique sans réacteur peut être significative.

Le réacteur réduit les harmoniques, limite le courant d'appel au démarrage et protège le redresseur d'entrée du module contre les transitoires d'alimentation.

Pour les installations de machines dans des usines avec d'autres équipements sensibles sur le même bus de distribution, le réacteur est particulièrement important.

Carte d'alimentation A16B-2203-0632 et implications de service

La carte d'alimentation A16B-2203-0632 à l'intérieur du PSM-37i gère les fonctions principales du circuit : étage de commutation IGBT, banc de condensateurs du bus DC, circuit de précharge et protection du bus. Cette carte n'est pas disponible en tant que pièce de rechange séparée par les canaux de rechange standard.

Lorsqu'une défaillance au niveau de la carte est diagnostiquée dans le PSM-37i, le chemin de service est soit un échange d'unité complète, soit une réparation de carte au niveau des composants par une entreprise disposant de la documentation et de l'inventaire de composants nécessaires.

L'âge de la carte sur une machine de l'ère de production 2004-2008 est maintenant de quinze à vingt ans.

Les condensateurs électrolytiques de cette carte — les condensateurs de filtrage du bus DC, les condensateurs du circuit de précharge et les condensateurs de l'alimentation de contrôle — ont une durée de vie limitée qui dépend de la température de fonctionnement et des heures.

Les condensateurs fonctionnant près du bord supérieur de leur température nominale (ce qui est réaliste dans une armoire sans ventilation adéquate) vieillissent plus rapidement que ceux utilisés de manière conservatrice. Une inspection visuelle des condensateurs gonflés ou des résidus d'électrolyte sur la surface de la carte est une action de maintenance qui vaut la peine d'être effectuée chaque fois que le module est hors service pour une autre raison.

PSM-37i en tandem et configurations multi-PSM

Le A06B-6110-H037 prend en charge le fonctionnement en tandem — deux modules PSM-37i partageant un bus DC commun pour fournir une capacité de bus combinée de 86 kW.

Cette configuration est utilisée dans les grands centres d'usinage où la charge combinée des amplificateurs dépasse ce qu'un seul PSM-37i peut fournir, mais le constructeur de la machine a choisi de répartir l'alimentation sur deux modules plutôt que sur une seule unité de plus grande puissance.

En tandem, les deux modules se connectent à la même alimentation triphasée (via les mêmes disjoncteurs ou des disjoncteurs séparés), partagent la barre omnibus DC et contribuent tous deux avec leurs frontaux actifs de régénération pour renvoyer l'énergie de décélération.

Le courant d'entrée combiné de 306A (153A de chaque module) nécessite que l'alimentation de l'installation et la protection du circuit soient conçues pour cette demande agrégée.

FAQ

Q1 : Une machine a un module SPM pilotant un moteur de broche de 15 kW et trois modules SVM connectés chacun à un servomoteur de 3 kW. Le PSM-37i est-il le bon bloc d'alimentation, ou le PSM-26i suffirait-il ?

Calculez la demande du bus simultanée : broche de 15 kW à 80 % de charge = 12 kW ; trois axes servo à 50 % de charge moyenne chacun = 3 × 1,5 kW = 4,5 kW.

Total : environ 16,5 kW aux charges d'usinage typiques.

Cela rentre confortablement dans la capacité de 29,8 kW du PSM-26i avec une marge substantielle. Cependant, si le programme de mouvement de la machine comprend des séquences où les quatre axes accélèrent simultanément à des vitesses d'avance élevées pendant que la broche est à pleine charge, la demande de pointe instantanée pourrait dépasser temporairement 29,8 kW.

Effectuez une analyse de la demande de pointe pour le scénario d'accélération simultanée le plus défavorable avant de finaliser le choix du PSM-26i. Si le calcul de la demande de pointe montre des charges soutenues approchant ou dépassant 28 kW, le PSM-37i est le choix le plus sûr.

Q2 : Le PSM-37i a été remplacé par le A06B-6140-H037. En cas de panne, le A06B-6140-H037 peut-il être installé sans aucune préparation de la machine ?

Oui. Le A06B-6140-H037 est électriquement et mécaniquement compatible avec l'installation du A06B-6110-H037. Même entrée de 153A, même sortie de bus DC de 283–339V, même format de montage, même compatibilité d'amplificateur.

Le remplacement ne nécessite aucune modification de paramètre du CNC, aucune modification de câblage et aucun ajustement des modules SVM ou SPM en aval.

Après avoir installé le A06B-6140-H037, mettez la machine sous tension, confirmez le statut normal du PSM et la tension du bus DC dans les spécifications, puis vérifiez le fonctionnement normal des axes avant de reprendre la production.

Q3 : Pourquoi le PSM-37i affiche-t-il la plage de tension de sortie de 283–339V alors que l'étiquette du produit d'entrée sur certaines unités indique 283–325V ?

La plage de 283–325V apparaît sur la documentation des spécifications antérieures et sur certaines étiquettes de produits datant de la période de lancement de la première génération alpha i.

La plage de 283–339V reflète la fenêtre de tension de bus de fonctionnement réelle que le circuit de régulation du PSM-37i maintient sur toute la plage de tension d'entrée de 200–240V. 

La limite supérieure plus élevée (339V contre 325V) offre une marge de régulation supplémentaire lorsque la tension d'entrée varie vers l'extrémité 240V de la plage autorisée.

Les amplificateurs alpha i connectés sont spécifiés pour la plage de 283–339V ; la fenêtre plus large est opérationnellement correcte.

Q4 : Sur une machine avec un PSM-37i fonctionnant à environ 70 % de sa charge nominale, comment le système de gestion thermique doit-il être évalué ?

À 70 % de charge (environ 30 kW), le PSM-37i produit moins de chaleur qu'à sa charge nominale de 43 kW, mais l'exigence de refroidissement ne varie pas linéairement avec la sortie — les pertes en veille et les pertes de commutation des transistors existent à tous les niveaux de charge.

Le ventilateur du dissipateur thermique et le ventilateur interne doivent être opérationnels quel que soit le niveau de charge. Si la température ambiante de l'armoire est élevée (supérieure à 40 °C), la marge thermique réduite à charge partielle peut toujours provoquer des événements AL-3 si les performances du ventilateur se sont dégradées.

L'évaluation thermique doit inclure la mesure de la température ambiante à l'intérieur de l'armoire près du PSM-37i à la charge de production maximale, la confirmation que le ventilateur du dissipateur thermique déplace un flux d'air adéquat et la vérification des ailettes du dissipateur thermique pour tout accumulation qui restreint le flux d'air.

Q5 : Y a-t-il une différence dans le contenu de la référence manuelle B-65322 entre le PSM-37i et le PSM-26i ? Le même manuel peut-il être utilisé pour les deux ?

Le manuel B-65322 couvre le système d'amplificateur servo de la série alpha i de Fanuc, qui englobe la famille aiPS A06B-6110, y compris le PSM-26i (H026) et le PSM-37i (H037). Le même manuel s'applique aux deux.

Les différences spécifiques au PSM — courants nominaux, capacité de puissance, exigences de refroidissement, spécifications de protection du circuit d'entrée — sont tabulées dans les sections de spécifications du manuel par désignation de modèle.

Pour toute procédure faisant référence à des valeurs de courant ou de puissance spécifiques, assurez-vous de lire la ligne PSM-37i plutôt que la ligne PSM-26i, car les caractéristiques électriques diffèrent considérablement à 153A contre 106A d'entrée.