Los pulsos de alta potencia, como los que se producen en el templado de corta duración o la soldadura por puntos, provocan enormes costes: esto se debe a que las empresas eléctricas calculan los costes sobre la base de la potencia máxima, incluso si se necesita sólo unos segundos. Por lo tanto, tiene sentido suministrar la energía para tales aplicaciones independientemente de la red eléctrica, por ejemplo, mediante condensadores diseñados para picos de alta potencia.
IDEA GmbH está probando este concepto en un proyecto piloto. El papel principal lo juega la costumbre. condensador Armarios de Mersen. IDEA desarrolla productos y soluciones de alta eficiencia para aplicaciones de calentamiento por inducción, como templado, soldadura y contracción. "Nuestra experiencia también incluye aplicaciones de templado por inducción", explica Andreas Häußler, director general de IDEA GmbH. "Nuestros sistemas de calentamiento por inducción se utilizan en todo el mundo para el templado eficiente de diversas piezas de trabajo con extrema precisión". Los sistemas de la empresa con sede en Baden-Württemberg se caracterizan por una adaptación y un rango de frecuencia flexibles para permitir un diseño óptimo del proceso de calefacción personalizado.
Figura 1: Los armarios de control de IDEA están equipados con condensadores electrolíticos de aluminio roscados de la serie GM de FTCAP Foto: Mersen
Ahorro de energía y costos con gabinetes de capacitores
Poder ofrecer a los clientes lo último en tecnología la tecnología En todo momento, IDEA continúa investigando nuevos procesos y métodos. Actualmente, los expertos están analizando si los gabinetes de condensadores especiales pueden ahorrar energía y reducir costos en aplicaciones de templado de corta duración. “Los sistemas de soldadura y calentamiento por inducción a menudo requieren alta potencia durante un tiempo muy corto, en el rango de milisegundos”, explica Andreas Häußler. Este es especialmente el caso de los sistemas de soldadura por puntos para la construcción de automóviles. Pero las aplicaciones con requisitos de contornos precisos en el templado de ruedas dentadas también requieren un pulso de alta potencia durante un corto tiempo para calentar rápidamente las superficies de los engranajes. componentes antes de que se apaguen. "En el pasado, este proceso se implementó sin condensadores, lo que significa que los pulsos de alta potencia se extraen de la red principal".
Sin embargo, eso pone una carga en la red y da como resultado costos de energía sustanciales, que se calculan sobre la base del consumo máximo de energía. “Incluso si la aplicación requiere calor durante solo un segundo a 1 MW, debe pagar a la compañía eléctrica la tarifa plana por la potencia máxima de 1 MW”, explica Andreas Häußler. "Entonces no importa cuánto tiempo sean los descansos entre las fases de calentamiento". Los elementos de red también deben diseñarse para salidas de alta potencia, lo que también genera costos adicionales. El problema podría aliviarse mediante bancos de condensadores utilizados como amortiguadores de energía entre la conexión a la red y la aplicación. “Al almacenar en búfer con condensadores y suministrar una carga continua de 100 kW, uno tiene que pagar solo por la potencia reducida”, explica Andreas Häußler. "Los elementos ascendentes también pueden diseñarse para reducir la potencia y reducir los costos". Sin embargo, todavía no existen sistemas como estos, aunque IDEA pronto iniciará un proyecto piloto para analizar los potenciales.
Altos estándares para condensadores
El primer paso fue adquirir condensadores adecuados. Por supuesto, los expertos de IDEA volvieron a depositar su confianza en Mersen, un proveedor probado en el tiempo con el que la empresa mantiene una relación comercial de larga data. Los estándares eran altos: IDEA requería gabinetes de capacitores que proporcionaran una capacidad muy alta en un diseño muy pequeño. “Los sistemas deben permitir varios millones de ciclos de carga y descarga a temperaturas ambiente de hasta 55 ° C, sin que se produzcan defectos o pérdidas de capacidad significativas”, explica Andreas Häußler. "La máxima eficiencia también requiere una impedancia interna muy baja y una baja autodescarga". En términos de rendimiento, los búferes deben tener una potencia de salida de varios cientos de kilovatios durante aproximadamente un segundo. El diseño del proceso requiere un descanso de varios segundos.
Figura 2: Mersen desarrolló un concepto para IDEA en el que se instalan numerosos condensadores en cada gabinete; Foto: Mersen
Mersen desarrolló un concepto para IDEA en el que se instalan numerosos condensadores en cada gabinete. “Para el proyecto piloto, inicialmente entregaremos dos gabinetes, que se están construyendo y equipando en nuestras propias instalaciones”, dice André Tausche, Director Gerente de FTCAP (parte del Grupo Mersen). “Además de los condensadores, también estamos suministrando los rieles telescópicos necesarios, riostras transversales y resistencias simétricas. También proporcionamos una instalación profesional de los rieles y los condensadores en los paneles ". Todo el proceso de producción para el montaje lo realiza IDEA.
Figura 3: IDEA GmbH desarrolla productos y soluciones de alta eficiencia para aplicaciones de calentamiento por inducción, como templado, soldadura y encogimiento; Foto: IDEA GmbH
Figura 4: Las aplicaciones con requisitos de contornos precisos en el templado de ruedas dentadas requieren un pulso de alta potencia durante un corto período de tiempo para calentar rápidamente las superficies del componentes Foto: IDEA GmbH
Altas capacidades y una larga vida
Los armarios de control de IDEA están equipados con aluminio condensadores electrolíticos con conexión roscada de la serie GM de FTCAP. Incluso a altas temperaturas de funcionamiento de hasta 85 ° C, cada uno de los condensadores tiene una vida útil muy larga de aproximadamente 8,000 horas. Además, estos condensadores electrolíticos de aluminio, en los que todos los contactos internos están soldados, se pueden utilizar en un amplio rango de voltaje de 16 V a 450 V, y también presentan una inductancia muy baja.
Los condensadores con conexión roscada suelen ser adecuados para todas las aplicaciones que requieren una integración muy estrecha de los componentes con su entorno”, explica André Tausche. “Este es el caso no sólo en el proyecto actual sino también en el sector médico y ferroviario. la tecnología, Por ejemplo." La serie GMX Long Life está diseñada para una larga vida útil, lo que la hace ideal para su uso en tecnología médica. La serie GW fue desarrollada para las condiciones aún más duras de la tecnología ferroviaria. Estos condensadores electrolíticos de aluminio son insensibles a corrientes de ondulación elevadas y también presentan una inductancia muy baja. FTCAP desarrolló la serie GF especialmente para entornos con estrictos requisitos de seguridad. Estos condensadores electrolíticos de aluminio están compuestos de un electrolito autoextinguible y se utilizan, por ejemplo, en máquinas de soldar industriales.
Figura 5: Actualmente, IDEA está analizando si los gabinetes de condensadores especiales pueden ahorrar energía y reducir costos en aplicaciones de templado de corta duración; Foto: IDEA GmbH
Andreas Häußler está satisfecho con la elección de los condensadores: “La densidad de potencia de gran volumen, la larga vida útil y la baja inductancia de los condensadores de la serie GM de FTCAP los hacen ideales para nuestro proyecto piloto”, enfatiza el director gerente de IDEA. Las primeras pruebas de los dos gabinetes de condensadores están programadas para comenzar pronto. Si el concepto demuestra ser viable, Mersen participará a largo plazo: “Mersen es un proveedor establecido, confiable y flexible de IDEA GmbH. Nos complace tener un socio sólido a nuestro lado que también puede implementar soluciones personalizadas de series pequeñas que están optimizadas para la aplicación en particular ”, dice Andreas Häußler para concluir.