Impulsi ad alta potenza come quelli che si verificano nella tempra di breve durata o nella saldatura a punti causano costi enormi: questo perché le società elettriche calcolano i costi sulla base della potenza massima, anche se è necessaria solo per pochi secondi. Pertanto, ha senso fornire l'alimentazione per tali applicazioni indipendentemente dalla rete, ad esempio mediante condensatori progettati per picchi di potenza elevati.
IDEA GmbH sta testando questo concetto in un progetto pilota. Il ruolo principale è giocato dalla consuetudine condensatore armadi di Mersen. IDEA sviluppa prodotti e soluzioni ad alta efficienza per applicazioni di riscaldamento a induzione, come tempra, saldatura e termoretrazione. "La nostra competenza comprende anche applicazioni di tempra a induzione", spiega Andreas Häußler, amministratore delegato di IDEA GmbH. “I nostri sistemi di riscaldamento a induzione sono utilizzati in tutto il mondo per la tempera efficiente di diversi pezzi con estrema precisione.” I sistemi dell'azienda con sede nel Baden-Württemberg presentano un adattamento flessibile e una gamma di frequenza, per consentire la progettazione ottimale del processo di riscaldamento personalizzato.
Figura 1: Gli armadi di controllo IDEA sono dotati di condensatori elettrolitici in alluminio filettati della serie GM di FTCAP Foto: Mersen
Risparmio energetico e costi con armadi condensatori
Per poter offrire ai clienti lo stato dell'arte la tecnologia in ogni momento, IDEA continua a ricercare nuovi processi e metodi. Attualmente gli esperti stanno analizzando se speciali armadi di condensatori possono risparmiare energia e ridurre i costi in applicazioni di tempra di breve durata. "I sistemi di riscaldamento e saldatura a induzione richiedono spesso una potenza elevata per un tempo molto breve, nell'ordine dei millisecondi", spiega Andreas Häußler. Questo è particolarmente vero nei sistemi di saldatura a punti per la costruzione di automobili. Ma le applicazioni con requisiti per contorni precisi nella tempra di ruote dentate richiedono anche un impulso ad alta potenza per un breve periodo al fine di riscaldare rapidamente le superfici del componenti prima che siano spenti. "In passato, questo processo veniva implementato senza condensatori, il che significa che gli impulsi ad alta potenza vengono prelevati dalla normale rete di alimentazione."
Tuttavia, ciò pone un carico sulla rete e si traduce in costi energetici sostanziali, che vengono calcolati sulla base del massimo assorbimento di potenza. "Anche se l'applicazione richiede calore per un solo secondo a 1 MW, devi pagare alla compagnia elettrica la tariffa forfettaria per la potenza massima di 1 MW", spiega Andreas Häußler. "Quindi non fa differenza quanto tempo sono le pause tra le fasi di riscaldamento." Gli elementi di rete devono inoltre essere progettati per potenze elevate, il che comporta anche costi aggiuntivi. Il problema potrebbe essere alleviato dai banchi di condensatori utilizzati come buffer di energia tra la connessione di rete e l'applicazione. "Bufferando con condensatori e fornendo una carica continua di 100 kW, si deve pagare solo per la potenza ridotta", spiega Andreas Häußler. "Anche gli elementi a monte possono essere progettati per una potenza inferiore per ridurre i costi." Sistemi come questi, tuttavia, non esistono ancora, sebbene IDEA avvierà presto un progetto pilota per analizzare le potenzialità.
Standard elevati per i condensatori
Il primo passo è stato procurarsi condensatori adeguati. Ovviamente, gli esperti di IDEA hanno riposto nuovamente la loro fiducia in Mersen, un fornitore collaudato con il quale l'azienda intrattiene rapporti commerciali di lunga data. Gli standard erano elevati: IDEA richiedeva armadi di condensatori che fornissero una capacità molto elevata in un design molto piccolo. "I sistemi devono consentire diversi milioni di cicli di carica e scarica a temperature ambiente fino a 55 ° C, senza che si verifichino difetti o perdite significative di capacità", spiega Andreas Häußler. "La massima efficienza richiede anche un'impedenza interna molto bassa e una bassa autoscarica." In termini di prestazioni, i buffer devono essere in grado di erogare una potenza di diverse centinaia di kilowatt per circa un secondo. La progettazione del processo richiede quindi una pausa di alcuni secondi.
Figura 2: Mersen ha sviluppato un concetto per IDEA in cui numerosi condensatori sono installati in ogni armadio; Foto: Mersen
Mersen ha sviluppato un concetto per IDEA in cui numerosi condensatori sono installati in ogni armadio. "Per il progetto pilota, inizialmente forniremo due armadi, che vengono costruiti e attrezzati presso le nostre strutture", afferma André Tausche, amministratore delegato di FTCAP (parte del gruppo Mersen). “Oltre ai condensatori, forniamo anche le guide telescopiche, le traverse e le resistenze simmetriche richieste. Forniamo anche l'installazione professionale delle guide e dei condensatori sui pannelli. " L'intero processo produttivo per l'assemblaggio è svolto da IDEA.
Figura 3: IDEA GmbH sviluppa prodotti e soluzioni ad alta efficienza per applicazioni di riscaldamento a induzione, come tempra, saldatura e contrazione; Foto: IDEA GmbH
Figura 4: Le applicazioni con requisiti per contorni precisi nella tempra di ruote dentate richiedono un impulso ad alta potenza per un breve periodo al fine di riscaldare rapidamente le superfici del componenti Foto: IDEA GmbH
Elevate capacità e lunga durata
Gli armadi di controllo IDEA sono dotati di alluminio condensatori elettrolitici con connessione filettata della serie GM di FTCAP. Anche a temperature di esercizio elevate fino a 85 ° C, ciascuno dei condensatori ha una durata molto lunga di circa 8,000 ore. Inoltre, questi condensatori elettrolitici in alluminio, in cui tutti i contatti interni sono saldati, possono essere utilizzati in un'ampia gamma di tensioni da 16 V a 450 V e sono anche caratterizzati da un'induttanza molto bassa.
I condensatori con attacco filettato sono generalmente adatti a tutte le applicazioni che richiedono un'integrazione molto stretta dei componenti con l'ambiente”, spiega André Tausche. “Questo vale non solo per il progetto attuale, ma anche per quello medico e ferroviario la tecnologia, Per esempio." La serie GMX Long Life è progettata per una lunga durata, il che la rende ideale per l'uso nella tecnologia medica. La serie GW è stata sviluppata per le condizioni ancora più difficili della tecnologia ferroviaria. Questi condensatori elettrolitici in alluminio sono insensibili alle correnti di ripple elevate e presentano anche un'induttanza molto bassa. FTCAP ha sviluppato la serie GF appositamente per ambienti con severi requisiti di sicurezza. Questi condensatori elettrolitici in alluminio sono costituiti da un elettrolita autoestinguente e vengono utilizzati ad esempio nelle saldatrici industriali.
Figura 5: Attualmente IDEA sta analizzando se speciali armadi di condensatori possono risparmiare energia e ridurre i costi in applicazioni di tempra di breve durata; Foto: IDEA GmbH
Andreas Häußler è soddisfatto della scelta dei condensatori: "La densità di potenza ad altissimo volume, la lunga durata e la bassa induttanza dei condensatori della serie GM di FTCAP li rendono ideali per il nostro progetto pilota", sottolinea l'amministratore delegato di IDEA. Presto inizieranno i primi test dei due cabinet dei condensatori. Se il concetto si dimostrerà attuabile, Mersen sarà coinvolta a lungo termine: “Mersen è un fornitore affermato, affidabile e flessibile di IDEA GmbH. Siamo lieti di avere un partner forte al nostro fianco che può anche implementare soluzioni personalizzate di piccole serie ottimizzate per la particolare applicazione ”, afferma in conclusione Andreas Häußler.