Nanokristalna reaktorska rešenje za 550kW VFD so izlazni naponski špilovi od 5000 V/μs

​1. Проблема: Високи напонски пики (du/dt > 5000 V/μs) на излезот од 550кВт VFD-ови во мултиплантациите за вртење на челик​

При производството на вртење на челик, моторите (особено главните приводни мотори за вртење на челик) се подложени на интензивни варијации на ударни оптерења, брзи покоци и спирки, како и често двосмерно вртење. Овие услови на работа поставуваат сериозни предизвици за системите VFD (Varijabilni Frekvenčni Привод), особено во високомощностни (550кВт) примените. Еден основен проблем е генерирањето на екстремно високи стапки на промена на напонот (du/dt) на излезот од VFD, што се проявува како:

• ​Екстремно висок du/dt:​​ Пикови вредности над 5000 V/μs. Овој феномен обично се јавува поради:
• Високата брзина на преклопување на IGBT уредите во VFD.
• Паразитарна капацитетност и индуктивност на долги каблови за мотор (особено интеракцијата со временските карактеристики на PWM сигналот на VFD).
• Несоодветност на импедансата помеѓу изолационите карактеристики на моторот и импулсните сигналите на излезот од VFD.
• ​Сериозни последици:​​
• ​Оштетување на изолацијата на витичките на моторот:​​ Екстремни du/dt можат да пробијат изолацијата на витичките на моторот, доведувајќи до делумни разряди, забрзано стареење на изолацијата и конечна повреда или дефект на моторот.
• ​Струја во лежници и електричка ерозија:​​ Високи du/dt, преку паразитарни капацитети, генерираат заеднички модел на напон, што доведува до струја во лежници. Ова причинува електричка ерозија, зголемен шум, температурен пораст и скратување на жизнен периодот на лежниците.
• ​Превишена напонска напрегнатост на IGBT модулите:​​ Рефлектирани и нанесени пики на напон можат да донесат моментални напони над максималната вредност на IGBT, што зголемува ризикот од дефект на модулите ("експлодирање").
• ​Електромагнетна интерференција (EMI):​​ Височестотни напонски пики генерираат силна проводна и радирана интерференција, која влијае на близко поставената електроника.
• ​Зголемена неверодостојност на системот:​​ Общата стапка на дефекти на системот значително се зголемува, што доведува до непланисани паузи и влијае на ефикасноста и непрекинатоста на вртењето.

​2. Решение: Тип FKE трифазен реактор на излез (Нанокристална ждро)​​

За да се реши овој проблем со високи напонски пики, препорачуваме да се инсталира ​Тип FKE трифазен реактор на излез​ на излезот од 550кВт VFD. Ова решение е специјално дизајнирано за потиснување на високи du/dt и височестотна интерференција.

• ​Основно опрема:​​ Серия FKE трифазен реактор на излез
• ​Клучни карактеристики:​​
• ​Материал на ждро:​​ Високоперформансен нанокристален легур
• Поседува екстремно висока магнетна пермејабилност и ултра-ниска загуба на ждро (особено во дијапазонот од кХц до МХц).
• Значително надминува традиционалните материјали од силициумска стал или ферит во ефективното потиснување на височестотни напонски пики и риплинг струи генерираани при високи преклопувачки фреквенции (типични IGBT преклопувачки фреквенции во дијапазонот кХц).
• Висок степен на магнетна наситеност и силна способност за одбијање на транизонтни прекомерни оптерења.
• ​Клучна технологија 1: Покривање за потиснување на височестотни индуктивни струи​
• Апликација на специјално проводно покривање на нанокристалното ждро или површината на намотката.
• Ефективно дисипира ултра-височестотни индуктивни струи (фреценција до МХц ниво) индуцирани од екстремно високи du/dt.
• Значително намалува температурниот пораст на ждрото при височестотни услови, одржува стабилна магнетна перформанца и подобрува долготрајната надежност на реакторот при високи услови du/dt.
• ​Клучна технологија 2: Многолистен секционерен намот на намалување на распределената капацитетност​
• Искористува специјален многолистен, секционерен дизајн на намот.
• Разделя еквивалентната распределена капацитетност (Cdw) на традиционален концентриран намот на неколку помали серијски поврзани капацитетни единици.
• Общата ефективна распределена капацитетна вредност значително се намалува.
• ​Основна вредност:​​
• Значително го зголемува саморезонантниот фреквенцијски дијапазон на реакторот над преклопувачката фреквенција на VFD и хармоничките фреквенции, осигурувајќи дека се одржува чиста индуктивна карактеристика во целната фреквенцијска област.
• Ефективно слаби интензитетот на осцилаторниот кружник формиран од височестотните импулси на VFD и паразитарната капацитетност на каблите на моторот, фундаментално потиснувајќи амплитудата и енергијата на напонските пики (звончење).
• Намалува протокот на височестотни осцилаторни компоненти на струја низ реакторот.
• ​Основни функции:​​
• Ефективно глади напонскиот сигнал, значително намалувајќи стапката на промена на напонот (du/dt) на излезот, доведувајќи пики до сигурни нивоа.
• Филтрира височестотни хармонички струи, намалувајќи хармоничките загуби и температурниот пораст на моторот.
• Потиснува напонски рефлектирачки валови (Wave Reflection).
• Намалува хармоничката стапка на искривување на напонот на крајот на линијата.
• Намалува ризикот од заеднички модел на напон и струја во лежници.
• Намалува проводна и радирана електромагнетна интерференција (EMI).

​3. Податоци за перформанса (применети во сценарио со 550кВт VFD за вртење на челик)​​

• ​Подолгање на животниот век на критички компоненти:​​ Најдиректниот и најзначаен економски бenefit се гледа во:
• ​Подолгање на животниот век на IGBT модули:​​ Ефективно намалува електричната напрегнатост (напонски пики, прекомерни струи) на која се подложени. Мерените податоци указуваат дека просечниот служебен век на IGBT моќни модули може да се продолжи за ​2.3 пати. Како клучна приводна опрема во линијата за вртење на челик, подолгањето на животниот век на главните моќни компоненти на VFD значи:
• Намалување на количината на закупови и складиштени скапи запасни делови за IGBT модули.
• Значително намалување на фреквенцијата и длабочината на непланисани паузи поради дефекти на моќни модули, осигурувајќи непрекинато производство.
• ​Намалување на трошоците за одржба на моторот:​​
• Ефективно ги заштитува витичките на моторот, намалувајќи стапката на дефекти на изолацијата на моторот.
• Потиснува струјата во лежници, намалувајќи електричната ерозија на лежниците и фреквенцијата на замена.
• Подолгува общата службена година на моторот, отфрлајќи големи ремонти или циклуси на замена.
• ​Подобрување на надежноста на системот и ефикасноста на производството:​​
• Намалува бројот на дефекти на VFD или моторот поради напонски пики, подобрувајќи го целосниот оперативен степен на ефикасност (OEE - Overall Equipment Effectiveness) на линијата за вртење.
• Намалува губитоци во производството, ризикот од отпад и забрзувањето на нарачки поради неочекувани паузи.
• ​Намалување на трошоците за одржба:​​ Минимизира работни часови за одржба и потрошувачката на запасни делови поради повреди на опремата.
• ​Подобрување на факторот на моќ (индиректно):​​ Подобрената форма на сигналот допринаese за оптимизација на факторот на моќ на системот (иако првенствено се справува со входни реактори или активна компензација, подобрувањето на форма на сигналот на излезниот реактор исто така дава некоја полезна стапка).