تتسبب النبضات عالية الطاقة مثل تلك التي تحدث في تلطيف الوقت القصير أو اللحام النقطي في تكاليف باهظة: وذلك لأن شركات الطاقة تحسب التكاليف على أساس الطاقة القصوى ، حتى لو كانت مطلوبة لبضع ثوانٍ فقط. لذلك ، من المنطقي توفير الطاقة لمثل هذه التطبيقات بشكل مستقل عن التيار الكهربائي - على سبيل المثال عن طريق المكثفات المصممة لذروة الطاقة العالية.
تقوم شركة IDEA GmbH باختبار مثل هذا المفهوم في مشروع تجريبي. الدور الرئيسي يلعبه العرف مكثف خزائن من ميرسن. تقوم IDEA بتطوير منتجات وحلول عالية الكفاءة لتطبيقات التسخين التعريفي، مثل التقسية واللحام والانكماش. يوضح أندرياس هوسلر، المدير الإداري لشركة IDEA GmbH: "تشمل خبرتنا أيضًا تطبيقات التقسية بالحث". "يتم استخدام أنظمة التسخين التعريفي الخاصة بنا في جميع أنحاء العالم من أجل التقسية الفعالة لقطع العمل المتنوعة بدقة متناهية." تتميز أنظمة الشركة التي يقع مقرها في بادن فورتمبيرغ بتكيف مرن ونطاق ترددي، لتمكين التصميم الأمثل لعملية التسخين المخصصة.
الشكل 1: خزانات التحكم من IDEA مجهزة بمكثفات التحليل الكهربائي من الألومنيوم الملولب لسلسلة GM من FTCAP Photo: Mersen
توفير الطاقة والتكاليف مع خزانات المكثفات
أن نكون قادرين على تقديم أحدث ما توصلت إليه التكنولوجيا للعملاء التكنلوجيا في جميع الأوقات ، يواصل قانون تعليم الأفراد المعاقين (IDEA) البحث عن العمليات والأساليب الجديدة. يقوم الخبراء حاليًا بتحليل ما إذا كانت خزانات المكثفات الخاصة يمكنها توفير الطاقة وتقليل التكاليف في تطبيقات التقسية في وقت قصير. يوضح Andreas Häußler: "غالبًا ما تتطلب أنظمة التسخين الحثي واللحام طاقة عالية لفترة قصيرة جدًا ، في حدود أجزاء من الألف من الثانية". هذا هو الحال بشكل خاص في أنظمة اللحام النقطي لبناء السيارات. لكن التطبيقات التي تتطلب ملامح دقيقة في تقسية عجلات التروس تتطلب أيضًا نبضًا عالي الطاقة لفترة قصيرة من أجل تسخين أسطح التروس بسرعة مكونات قبل أن تطفأ. "في الماضي ، كانت هذه العملية تنفذ بدون مكثفات ، مما يعني أن النبضات عالية الطاقة مستمدة من الشبكة الرئيسية العادية."
ومع ذلك ، فإن هذا يضع عبئًا على التيار الكهربائي وينتج عنه تكاليف طاقة كبيرة ، والتي يتم حسابها على أساس أقصى سحب للطاقة. يوضح Andreas Häußler: "حتى إذا كان التطبيق يتطلب تسخينًا لمدة ثانية واحدة فقط عند 1 ميجاوات ، يتعين عليك دفع السعر الثابت لشركة الطاقة مقابل طاقة قصوى تبلغ 1 ميجاوات". "ومن ثم لا فرق في طول فترات الفواصل بين مراحل التسخين." يجب أيضًا تصميم عناصر التيار الكهربائي لمخرجات طاقة عالية ، مما يؤدي أيضًا إلى تكاليف إضافية. يمكن تخفيف المشكلة عن طريق البنوك المكثفة المستخدمة كمخازن للطاقة بين اتصال التيار الكهربائي والتطبيق. يوضح Andreas Häußler: "من خلال التخزين المؤقت بالمكثفات وتوفير شحنة مستمرة تبلغ 100 كيلوواط ، يتعين على المرء أن يدفع فقط مقابل الطاقة المخفضة". "يمكن أيضًا تصميم عناصر المنبع لتوفير طاقة أقل لتقليل التكاليف." ومع ذلك ، فإن مثل هذه الأنظمة غير موجودة حتى الآن - على الرغم من أن قانون تعليم الأفراد المعاقين (IDEA) سيبدأ قريبًا مشروعًا تجريبيًا لتحليل الإمكانات.
معايير عالية للمكثفات
كانت الخطوة الأولى هي الحصول على مكثفات مناسبة. بالطبع ، وضع الخبراء في IDEA ثقتهم مرة أخرى في Mersen ، وهي مورد أثبتت كفاءته مع الشركة التي تربطها بها علاقة تجارية طويلة الأمد. كانت المعايير عالية: يتطلب IDEA خزانات مكثفة توفر سعة عالية جدًا في تصميم صغير جدًا. يوضح Andreas Häußler: "يجب أن تسمح الأنظمة بعدة ملايين من دورات الشحن والتفريغ في درجات حرارة محيطة تصل إلى 55 درجة مئوية ، دون حدوث عيوب أو خسائر كبيرة في السعة". "تتطلب الكفاءة القصوى أيضًا مقاومة داخلية منخفضة جدًا وتفريغًا ذاتيًا منخفضًا." من حيث الأداء ، يجب أن تكون المخازن المؤقتة قادرة على إنتاج طاقة تصل إلى عدة مئات من الكيلوات لمدة ثانية واحدة تقريبًا. ثم يتطلب تصميم العملية استراحة لعدة ثوان.
الشكل 2: طور مرسين مفهومًا لـ IDEA حيث يتم تثبيت العديد من المكثفات في كل خزانة ؛ الصورة: مرسين
طور Mersen مفهومًا لـ IDEA حيث يتم تثبيت العديد من المكثفات في كل خزانة. يقول André Tausche ، المدير الإداري لـ FTCAP (جزء من مجموعة Mersen): "بالنسبة للمشروع التجريبي ، سنقدم في البداية خزانتين ، يتم بنائهما وتجهيزهما في منشآتنا الخاصة". "بالإضافة إلى المكثفات ، نقوم أيضًا بتوريد قضبان التلسكوب المطلوبة ، والأقواس المتقاطعة والمقاومات المتماثلة. كما نقدم تركيبًا احترافيًا للقضبان والمكثفات على الألواح ". يتم تنفيذ عملية الإنتاج الكاملة للتجميع بواسطة IDEA.
الشكل 3: تطور IDEA GmbH منتجات وحلول عالية الكفاءة لتطبيقات التسخين بالحث ، مثل التقسية واللحام والانكماش ؛ الصورة: IDEA GmbH
الشكل 4: التطبيقات التي تتطلب ملامح دقيقة في تقسية عجلات التروس تتطلب نبضة عالية الطاقة لفترة قصيرة من أجل تسخين أسطح الأسطح بسرعة مكونات الصورة: IDEA GmbH
قدرات عالية وحياة طويلة
تم تجهيز خزانات التحكم من IDEA بـ الألومنيوم المكثفات الإلكتروليتية بوصلة ملولبة لسلسلة GM من FTCAP. حتى في درجات حرارة التشغيل العالية التي تصل إلى 85 درجة مئوية ، فإن كل مكثف له عمر طويل جدًا يصل إلى حوالي 8,000 ساعة. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن استخدام المكثفات الالكتروليتية المصنوعة من الألومنيوم ، والتي يتم فيها لحام جميع جهات الاتصال الداخلية ، في نطاق جهد واسع من 16 فولت إلى 450 فولت ، كما أنها تتميز بمحاثة منخفضة للغاية.
"المكثفات ذات التوصيل الملولب مناسبة بشكل عام لجميع التطبيقات التي تتطلب تكاملًا وثيقًا جدًا للمكونات مع بيئتها"، يوضح أندريه توش. "هذا هو الحال ليس فقط في المشروع الحالي ولكن أيضًا في المجال الطبي والسكك الحديدية التكنلوجيا، على سبيل المثال." تم تصميم سلسلة GMX Long Life لتدوم طويلاً، مما يجعلها مثالية للاستخدام في مجال التكنولوجيا الطبية. تم تطوير سلسلة GW لتلائم الظروف الأكثر قسوة لتكنولوجيا السكك الحديدية. هذه المكثفات الإلكتروليتية المصنوعة من الألومنيوم غير حساسة للتيارات المموجة العالية وتتميز أيضًا بتحريض منخفض جدًا. قامت FTCAP بتطوير سلسلة GF خصيصًا للبيئات ذات متطلبات السلامة الصارمة. تتكون هذه المكثفات الإلكتروليتية المصنوعة من الألومنيوم من إلكتروليت ذاتي الإطفاء وتستخدم على سبيل المثال في آلات اللحام الصناعية.
الشكل 5: تقوم IDEA حاليًا بتحليل ما إذا كانت خزانات المكثفات الخاصة يمكنها توفير الطاقة وتقليل التكاليف في تطبيقات التقسية في وقت قصير ؛ الصورة: IDEA GmbH
يشعر Andreas Häußler بالرضا عن اختيار المكثفات: "إن كثافة الطاقة الكبيرة جدًا والعمر الطويل والتحريض المنخفض لمكثفات سلسلة GM من FTCAP تجعلها مثالية لمشروعنا التجريبي" ، كما يؤكد المدير الإداري لـ IDEA. من المقرر أن تبدأ الاختبارات الأولى لخزانتين المكثفات قريبًا. إذا ثبت أن المفهوم قابل للتطبيق ، فستشارك Mersen على المدى الطويل: "تعتبر Mersen موردًا راسخًا وموثوقًا ومرنًا لشركة IDEA GmbH. يسعدنا أن يكون لدينا شريك قوي إلى جانبنا يمكنه أيضًا تنفيذ حلول مخصصة من سلسلة صغيرة تم تحسينها لتطبيق معين "، كما يقول Andreas Häußler في الختام.