Nanokristalline reaktori lahendus 550kW VFD väljundvooluks, mis tekitab 5000 V/μs tippvoolu

​1. Katsumus: Väljundpooli voltagelised tippväärtused (du/dt > 5000 V/μs) 550 kW VFD-de korral terase valmistamisel​

Terase valmistamise ajal on mootorid (eriti rullimillide peamised aju mootorid) alaliselt mõjutatud intensiivsete lõhkekuju muutustega, kiirete käivitustega/lõpetustega ja sagedaste kahesuunaliste pöördumiste vahetustega. Need töötamistingimused toovad kaasa raske väljakutse VFD (muutuvaks sageduseks mõeldud juhtsüsteem) süsteemidele, eriti kõrge võimsusega (550 kW) rakendustes. Üks oluline probleem on väga kõrge voltagelise tippväärtuse (du/dt) tekkimine VFD väljundpoolil, mis näitatakse järgmiselt:

• ​Väga kõrge du/dt:​​ Tippväärtused ületavad 5000 V/μs. See tavaliselt tekib järgmistest põhjustest:
• Väga kõrge IGBT-seadmete lülitamiskiirus VFD-s.
• Pika mootorkabeli parasitäärne kapatsiivsus ja induktiivsus (eriti koos VFD PWM lainekuju tõusu/laskuaja interaktsiooniga).
• Mootori isolatsiooni omaduste ja VFD väljundimpulsite vastavuse puudulikkus.
• ​Raske tagajärg:​​
• ​Mootori kütte isolatsiooni kahjustamine:​​ Ekstreemne du/dt võib läbipistuda mootori kütte isolatsiooni, mis viib osaliselt lahti elektritulekahju, kiirendab isolatsiooni vananemist ja lõpuks tekitab mootori katkise või purunemise.
• ​Bearingu ströödimikud ja elektriline erosioon:​​ Kõrge du/dt, läbi parasitäärse kapatsiivsuse, tekitab ühendusmoodi voltaget, mis viib bearingu ströödimikute tekkimiseni. See tekitab baringu elektrilise erosiooni, suurendab müra, temperatuuri ja vähendab baringu eluajad.
• ​IGBT mooduli ülevoltageline pingestus:​​ Reflekteeritud ja ühelepingelised tippväärtused võivad põhjustada IGBT-le hetkelisi voltagi väärtusi, mis ületavad selle spetsifikatsioone, suurendades mooduli katkise riski ("purunemise").
• ​Elektromagnetiline segadus (EMI):​​ Kõrgeteedlikud voltagelised tippväärtused tekitavad tugeva läbiläinud ja saastesegaduse, mille mõju ulatub lähedatele elektronilistele seadmetele.
• ​Süsteemi usaldusväärsuse vähenemine:​​ Üldine süsteemi katkise sagedus suureneb oluliselt, viies ebatõenäolisseks planeerimata aeglaste ja mõjutades rullimise efektiivsust ja jätkuvust.

​2. Lahendus: FKE tüüpi kolmekordne väljundreaktor (nanokristalline tuum)​

Kõrgeteedlike voltageliste tippväärtuste probleemi lahendamiseks soovitame paigaldada 550 kW VFD väljundpoolile ​FKE tüüpi kolmekordset reaktori. See lahendus on eraldi disainitud, et takistada kõrgeteedlist du/dt ja kõrgeteedlist segadust.

• ​Peamine seade:​​ FKE seriaali kolmekordne väljundreaktor
• ​Omadused:​​
• ​Tuumamaterjal:​​ Kõrgetehniline nanokristalline alliaas
• Omane väga kõrge magneetiline permeabilitas ja ülimalt madal tuuma kahju (eriti kHz-st MHz-ni kuni kõrgeteedlikul tasandil).
• Oluliselt parem traditsiooniliste silitsiumterase või ferriitmaterjalidega võrreldes, kui tegu on kõrgeteedlike voltageliste tippväärtuste ja rippliströödide takistamisega kõrgeteedlikes lülitamisfrequentsides (tavaliselt IGBT lülitamisfrekvendid kHz tasandil).
• Kõrge magneetiline ülekoormus ja tugev võime vastu lühiajalistele ülekoormustele.
• ​Peamine tehnoloogia 1: Kõrgeteedline eddi ströömi takistava kateering​
• Eriline joobiv kateering nanokristallse tuuma või kütte pinnale.
• Tõhusalt katab ülimalt kõrgeteedlikud eddi strööd (frekvendid kuni MHz tasandini), mis tekivad ekstreemsetest du/dt.
• Oluliselt vähendab tuuma temperatuurit kõrgeteedlikul tasandil, säilitab stabiilse magneetilise jõudluse ja suurendab reaktori pikaajalist usaldusväärsust kõrgeteedlike du/dt tingimustes.
• ​Peamine tehnoloogia 2: Mitmesihiline jaotatud küttestruktuur, mis vähendab levitatud kapatsiivsust​
• Rakendab erilist mitmesihilist, jaotatud küttestruktuuri disaini.
• Jagab traditsioonilise koncentreeritud kütte ekvivalentset levitatud kapatsiivsust (Cdw) mitmele väiksematele sariveidi ühendatud kapatsiivsetele üksustele.
• Kokku võttes on tõhus levitatud kapatsiivsuse väärtus oluliselt vähendatud.
• ​Tuumaväärtus:​​
• Suurendab reaktori ​​omapärase resoonantsfrekvendi, mis on VFD lülitamisfrekvendist ja harmooniliste frekvenditest kõrgem, tagades, et see säilitab puhtalt induktiivse iseloomu sihipärasel frekvendis.
• Tõhusalt nõrgestab VFD PWM kõrgeteedliku lainekuju ja mootorkabele parasitäärse kapatsiivsuse vahel moodustunud oskilleerimiskoordinaati, fundamentaalselt takistades voltageliste tippväärtuste (ringlus) amplituudi ja energiat.
• Vähendab kõrgeteedlike oskilleerimiströömite komponentide voogu reaktoris.
• ​Peamine funktsioon:​​
• Tõhusalt sujundab voltagelise lainekuju, oluliselt vähendades väljundpooli voltagelise tippväärtuse (du/dt), viies tippväärtused turvalistesse piiridesse.
• Filtreerib kõrgeteedlikud harmoonilised ströömid, vähendades mootori harmoonilisi kahjusid ja temperatuurit.
• Takistab voltagelise refleksioonilaine (Lainerefleksioon).
• Vähendab harmoonilise voltagelise segaduse protsendi liini lõpus.
• Vähendab ühendusmoodi voltagi ja baringuströömite riski.
• Vähendab läbiläinud ja saastesegadust (EMI).

​3. Tehnilised andmed (rakendatud 550 kW rullimillide VFD stsenaariumis)​​

• ​Voltageliste tippväärtuste takistus:​​ Väljundpooli du/dt on oluliselt vähendatud, kus peakväärtused langavad üle 5000 V/μs ohututesse piiridesse (nt <1000 V/μs või madalam, täpsed väärtused nõuavad kohapealset mõõtmist), rahuldades mootori isolatsiooni kaitse nõudeid.
• ​Ströömitakistus:​​ Tõhusalt takistab algseid strööme mootori käivitamisel või ootamatutes koormuse muutustes, kaitstes VFD-d ja ühendusi. Ströömitakistus võib jõuda VFD poolikku nominalse ströömi.
• ​Voltaharmooniliste segaduste vähendamine:​​ Tõhusalt filtreerib kõrgeteedlikud harmooniad. Mõõdetud voltagelise segaduse protsent (THDv) VFD väljundpoolil on vähendatud kuni 42%, oluliselt parandades elektrivarustuse kvaliteeti.
• ​Kaitseefekt:​​ Oluliselt vähendab IGBT moodulite vastu kergesti taastuvaid ülepingeid ja ülevoltagelisi pingestusi.

​4. Majanduslikud eelised​

• ​Oluline kriitiliste komponentide eluaja pikendamine:​​ Kõige otsemine ja oluline majanduslik eelis on järgmine:
• ​IGBT mooduli eluaja pikendamine:​​ Tõhusalt vähendab neile avaldatud elektrilist pingestust (voltagelised tippväärtused, üleströömid). Mõõdetud andmed näitavad, et IGBT moodulite keskmine kasutusaeg saab pikenduda kuni ​​2,3 korda. Kuna VFD on rullimilliliini peamise juhtmise tarbekomponent, siis VFD peamiste võimsusekomponentide eluaja pikendamine tähendab:
• Vähendab kallite IGBT moodulite varukopide ostu- ja varukogumikukulusid.
• Oluliselt vähendab ebatõenäolisi aeglaste sagedust ja kestust, mida võivad põhjustada võimsusekomponentide katkised, tagades jätkuv tootmine.
• ​Mootori hoolduskulude vähendamine:​​
• Tõhusalt kaitstab mootori kütte isolatsiooni, vähendades mootori isolatsioonikahjusid.
• Takistab baringuströöme, vähendades baringu elektrilise erosiooni kahjustusi ja asendamissagedust.
• Pikendab mootori üldist kasutusaega, viivitades suuremate remondite või asendamiskutsudega.
• ​Süsteemi usaldusväärsuse ja tootmise efektiivsuse parandamine:​​
• Vähendab voltageliste tippväärtuste põhjustatud VFD või mootori katkiste arvu, parandades rullimilliliini üldist töötamisusaldusväärsust (OEE - Overall Equipment Effectiveness).
• Vähendab ebatõenäoliste aeglaste põhjustatud tootmise kahjusid, vea riski ja tellimuse viivitust.
• ​Hoolduskulude vähendamine:​​ Minimeerib hooldustöö tundi ja varaosa tarbimist, mida võivad põhjustada seadmete kahjustused.
• ​Vaatamata võimu faktoriga (indirekt):​​ Paranev lainekuju panustab süsteemi võimufaktori optimeerimisse (kuigi peamiselt käsitletakse sisendreaktorite või aktiivse kompensatsiooniga, väljundreaktori lainekuju parandus toob kaasa mõningase eelise).