Nanokristallik reaktor yechimi 550kW VFD uchun, 5000 V/μs chiqarish volt toqishlari uchun

​1. Muammolar: 550 kW VFD-dan chiqarilayotgan shunt voltdagi o'tkazmalar (du/dt > 5000 V/μs) dasturiy metallurgiya zavodlari​

Dasturiy metallurgiya ishlab chiqarish jarayonida, elektr motorlar (maxsus ravishda dasturiy metallurgiya zavodlarining asosiy qamirlovchi motorlari) intensiv ta'sirli yuk ozroq o'zgarishi, tezkor ishga tushishi/yopilishi va ko'p marta ikki tomondan aylanishi kabi ishlash shartlari VFD (O'zgaruvchan chastota boshqaruv) sistemalarga juda qiyin muammolarni yaratadi, ayniqsa guchli (550 kW) qurilmalarda. Asosiy muammo - bu VFD chiqishidan juda yuqori volt tezlanish (du/dt) yaratilishi bo'lib, quyidagicha ifodalangan:

• ​Juda yuqori du/dt:​​ Qiymatlari 5000 V/μs dan oshadi. Bu umumiy holda quyidagi sabablar orqali paydo bo'ladi:
• VFD ichidagi IGBT qurilmalarining juda yuqori o'zgarish tezligi.
• Uzoq motor kabelilarining parasit kapasitansi va induktans effektlari (maxsus ravishda VFD-ning PWM signalining o'sish/chiqish vaqtiga ta'sir qiladi).
• Motor izolyatsiya xususiyatlari va VFD chiqish pulslari orasidagi impedans moslashmaganlik masalasi.
• ​Juda qiyin natijalar:​​
• ​Motor navvolarining izolyatsiyasini buzish:​​ Extremal du/dt motor navvolarining izolyatsiyasini buzishi, qismi chiqish, izolyatsiya tez yashashiga olib keladi va nihoyatda motorni rad etish yoki buzishga olib keladi.
• ​Bearing aralashma va elektrik erosiya:​​ Yuqori du/dt, qoldiq kapasitanslar orqali umumiy rejimli volt yaratadi, bu esa bearing aralashmalarni olib keladi. Bu bearingning elektrik erosiyaning, shovqin oshishi, harorat yuqotilishi va bearing omillarining miqdorini kamaytiradi.
• ​IGBT modullarining overvoltage stressi:​​ Reflekslangan va qo'shilgan spayk voltalari IGBT-ni uning reytingidan oshib ketadigan momentli voltga tortib turadi, bu esa modulni buzish ("blowing up") ehtimolini oshiradi.
• ​Elektromagnit interferentsiya (EMI):​​ Yuqori chastotali volt spayklari kuchli uzluksiz va radiatsion interferentsiyani yaratadi, yaqin joydagi elektron asboblarini ta'sirlandiradi.
• ​Tizimning ishonchiligi kamaydi:​​ Umumiy tizim rad etish ehtimoli juda yuqori bo'lib, rejalashtirmagan to'xtash va dasturiy metallurgiya samaradorligi va davom etishini ta'sirlandiradi.

​2. Yechim: FKE turli uch fazali chiqish reaktori (nanokristallli asos)​​

Yukta berilgan yuqori volt spayk masalasini hal qilish uchun, 550 kW VFD chiqishidan keyin ​FKE turli uch fazali chiqish reaktorini​ o'rnatishni tavsiya qilamiz. Bu yechim maxsus ravishda yuqori du/dt va yuqori chastotali interferentsiyani oldini olmoq uchun mo'ljallangan.

• ​Asosiy jihoz:​​ FKE seriyasi uch fazali chiqish reaktori
• ​Nazorat xususiyatlari:​​
• ​Asosiy material:​​ Yukta berilgan nanokristallli legira
• Juda yuqori magnit permeabilitati va ultra past asosiy yo'qotishga ega (maxsus ravishda kHz dan MHz gacha yuqori chastotali diapazon).
• Yuqori chastotali volt spayklari va ripple aralashmalari (typical IGBT chastotalari kHz diapazonida) yaratilishini oldini olishda traditsional silisium tilli yoki ferrit materiallardan ancha yaxshi.
• Yuqori magnit doimiylik kuchi va qisqa muddatli yuqori yukni tasdiqlash imkoniyati.
• ​Maxsus texnologiya 1: Yuqori chastotali eddy aralashma oldini olish pokchasi​
• Nanokristallli asos yoki navvolarining yuziga maxsus elektr konduktiv pokcha qo'yiladi.
• Extremal du/dt tomonidan yaratilgan MHz darajadagi ulkan chastotali eddy aralashma yo'qotishini efektiv ravishda yuboradi.
• Yuqori chastotalarda asosiy temperaturani yuqotadi, magnit xususiyatlarini barqaror qilib turadi va yuqori du/dt shartlari ostida reaktorning uzoq muddatli ishonchiligini oshiradi.
• ​Maxsus texnologiya 2: Bir nechta qavatli bo'lgan navvolar yig'indisi tarkibiy kapasitansni kamaytiradi​
• Maxsus bir nechta qavatli, bo'lgan navvolar yig'indisi dizayni ishlatiladi.
• Aniq berilgan tarkibiy kapasitans (Cdw) ni traditsional qonsentratsiya navvolarini bir nechta kichik seriya ulangan kapasitans birliklari orqali bo'lib o'tkazadi.
• Umumiy efektiv tarkibiy kapasitans qiymati aniq kamayadi.
• ​Asosiy qiymat:​​
• Reaktorning ​ozroq o'zgaruvchi chastotasi​ VFD o'zgarish chastotasidan va garmonik chastotalardan yuqorida bo'lib, hedefli chastota bandida faqatgina induktiv xususiyatni saqlaydi.
• VFD-ning PWM yuqori chastotali pulslari va motor kabeli parasit kapasitanslari orasidagi osilish qatorini efektiv ravishda zayıflatadi, bu esa volt spayklari (ringing) amplitudasini va energiyasini fundamental ravishda cheklaydi.
• Yuqori chastotali osilish aralashma komponentlarining reaktordan o'tishini kamaytiradi.
• ​Asosiy vazifalari:​​
• Effektiv ravishda volt formasi yengillashtiriladi, chiqish tomonga volt tezlanish (du/dt) aniq kamayadi, spayklar xavfsiz darajaga tushadi.
• Yuqori chastotali garmonik aralashmalarni filtrlash, motor garmonik yo'qotish va temperaturani kamaytirish.
• Volt refleksiya tomonlari (Wave Reflection) ni oldini oladi.
• Liniya oxiridagi garmonik volt deformatsiyasi foizi kamayadi.
• Umumiy rejimli volt va bearing aralashmalari ehtimolini kamaytiradi.
• Uzlantirilgan va radiatsion elektromagnit interferentsiya (EMI) ni kamaytiradi.

​3. Rejalashtirilgan ma'lumotlar (550 kW dasturiy metallurgiya zavod VFD holatida)​​

• ​Volt spayklarini oldini olish:​​ Chiqish tomonga du/dt aniq kamayadi, qiymatlari >5000 V/μs dan xavfsiz darajaga (<1000 V/μs yoki pastroq, aniq qiymatlarni maydoniy o'lchov bilan tasdiqlash kerak), motor izolyatsiya himoyasi talablari qanoatlantiriladi.
• ​Aralashma cheklash imkoniyati:​​ Motor ishga tushishi yoki tezkor yuk o'zgarishi paytida kirish aralashmasini efektiv ravishda cheklaydi, VFD va ulanishlarni himoya qiladi. Aralashma cheklash imkoniyati VFD reytingi aralashmasining 30% ga yetishi mumkin.
• ​Kamaytirilgan volt deformatsiyasi foizi:​​ Yuqori chastotali garmoniklarni efektiv ravishda filtrlaydi. VFD chiqishidagi o'lchangan volt deformatsiyasi foizi (THDv) 42% gacha kamayadi, bu esa ta'minot sifatini aniq yaxshilaydi.
• ​Himoya efketi:​​ IGBT modullariga tortiladigan teskari tiklanish spayklarini va overvoltage stressini aniq kamaytiradi.

​4. Iqtisodiy foydalar​

• ​Muhim komponentlar omillarini aniq utqilishi:​​ Eng to'g'ri va aniq iqtisodiy foyda quyidagilarda:
• ​IGBT modullarining omillarini utqilishi:​​ Elektr stress (volt spayklari, overcurrent) ni aniq kamaytiradi. O'lchangan ma'lumotlar IGBT quvvat modullarining o'rtacha xizmat ko'rsatish muddati 2.3 marta ortishi mumkin. Dasturiy metallurgiya zavod liniyasining asosiy haydab berish asbob bo'lib, VFD ning asosiy quvvat komponentlarining omillarini utqilishi:
• Qiymatli IGBT modullarining xodimlarini va inventar miqdorini kamaytiradi.
• Quvvat modullarining rad etilishidan olib keladigan rejalashtirmagan to'xtashlar soni va muddati aniq kamayadi, bu esa ishlab chiqarishni davom ettiradi.
• ​Motor xodimlarini kamaytirish:​​
• Motor navvolarining izolyatsiyasini efektiv ravishda himoya qiladi, motor izolyatsiya rad etilish ehtimollari kamayadi.
• Bearing aralashmalarni kamaytiradi, bearing elektrik erosiya zararini va almashtirish muddatini kamaytiradi.
• Motorning umumiy xizmat ko'rsatish muddatini utqilishi, katta ta'mirlash yoki almashtirish tsikllarini o'zgartiradi.
• ​Tizimning ishonchiligi va ishlab chiqarish samaradorligini yaxshilash:​​
• Volt spayklaridan olib keladigan VFD yoki motor rad etilishlar sonini kamaytiradi, bu esa dasturiy metallurgiya liniyasining umumiy ishlab chiqarish ishonchiligini (OEE - Umumiy asbob samaradorligi) yaxshilaydi.
• To'xtashlardan olib keladigan ishlab chiqarish zararlarini, butilish ehtimollarini va buyurtmalar to'xtashini kamaytiradi.
• ​Xodimlar xarajatlarini kamaytirish:​​ Ta'mirlash ishchilik soatlari va qism sur'atlarini kamaytiradi.
• ​Quvvat faktorini yaxshilash (nesbatan):​​ Forma yaxshilanishi tizimning quvvat faktorini optimallashtirishga hissa qo'shadi (maxsus ravishda kiritish reaktorlari yoki aktiv kompensatsiya orqali boshqariladi, chiqish reaktor forma yaxshilash ham ba'zi foydalarini beradi).