Pulsos de alta potência, como os que ocorrem no revenido de curta duração ou na soldagem a ponto, geram custos enormes: isso ocorre porque as empresas de energia calculam os custos com base na potência máxima, mesmo que seja necessária apenas por alguns segundos. Portanto, faz sentido fornecer energia para tais aplicações independentemente da rede elétrica - por exemplo, por meio de capacitores projetados para picos de alta potência.
A IDEA GmbH está testando esse conceito em um projeto piloto. O papel principal é desempenhado pelo costume capacitor armários da Mersen. A IDEA desenvolve produtos e soluções de alta eficiência para aplicações de aquecimento por indução, como têmpera, soldagem e retração. “Nossa experiência também inclui aplicações de têmpera por indução”, explica Andreas Häußler, Diretor Geral da IDEA GmbH. “Nossos sistemas de aquecimento por indução são usados em todo o mundo para o revenido eficiente de diversas peças de trabalho com extrema precisão.” Os sistemas da empresa sediada em Baden-Württemberg apresentam uma adaptação flexível e uma faixa de frequência, para permitir um design ideal do processo de aquecimento personalizado.
Figura 1: Os gabinetes de controle da IDEA são equipados com capacitores eletrolíticos roscados de alumínio da série GM da FTCAP Foto: Mersen
Economizando energia e custos com gabinetes de capacitores
Ser capaz de oferecer aos clientes o que há de mais moderno tecnologia Em todos os momentos, IDEA continua pesquisando novos processos e métodos. Atualmente, os especialistas estão analisando se gabinetes de capacitores especiais podem economizar energia e reduzir custos em aplicações de têmpera de curta duração. “Os sistemas de aquecimento por indução e soldagem geralmente requerem alta potência por um período muito curto, na faixa de milissegundos”, explica Andreas Häußler. Este é especialmente o caso em sistemas de soldagem por pontos para construção automotiva. Mas as aplicações com requisitos de contornos precisos no revenimento de engrenagens também requerem um pulso de alta potência por um curto período de tempo para aquecer rapidamente as superfícies do componentes antes de serem apagados. “No passado, esse processo era implementado sem capacitores, o que significa que os pulsos de alta potência são extraídos da rede elétrica regular.”
No entanto, isso sobrecarrega a rede e resulta em custos substanciais de energia, que são calculados com base no consumo máximo de energia. “Mesmo que a aplicação exija calor por apenas um segundo a 1 MW, você tem que pagar à concessionária de energia a taxa fixa para a potência máxima de 1 MW”, explica Andreas Häußler. “Então, não faz diferença a duração dos intervalos entre as fases de aquecimento.” Os elementos da rede também devem ser projetados para saídas de alta potência, o que também acarreta custos adicionais. O problema poderia ser atenuado por bancos de capacitores usados como buffers de energia entre a conexão à rede elétrica e a aplicação. “Ao fazer o buffer com condensadores e fornecer uma carga contínua de 100 kW, só se paga pela potência reduzida”, explica Andreas Häußler. “Os elementos upstream também podem ser projetados para baixo consumo de energia para reduzir custos.” Sistemas como esses, entretanto, ainda não existem - embora o IDEA em breve iniciará um projeto piloto para analisar os potenciais.
Padrões elevados para capacitores
O primeiro passo foi adquirir capacitores adequados. Claro, os especialistas da IDEA mais uma vez depositaram sua confiança na Mersen, um fornecedor comprovado com o qual a empresa tem um relacionamento comercial de longa data. Os padrões eram altos: a IDEA exigia gabinetes de capacitores que fornecem uma capacidade muito alta em um design muito pequeno. “Os sistemas devem permitir vários milhões de ciclos de carga e descarga em temperaturas ambientes de até 55 ° C, sem a ocorrência de defeitos ou perdas significativas de capacidade”, explica Andreas Häußler. “A eficiência máxima também requer impedância interna muito baixa e baixa autodescarga.” Em termos de desempenho, os buffers devem ser capazes de uma saída de energia de várias centenas de quilowatts por cerca de um segundo. O design do processo requer uma pausa de vários segundos.
Figura 2: Mersen desenvolveu um conceito para IDEA no qual vários capacitores são instalados em cada gabinete; Foto: Mersen
A Mersen desenvolveu um conceito para o IDEA no qual vários capacitores são instalados em cada gabinete. “Para o projeto piloto, entregaremos inicialmente dois gabinetes, que estão sendo construídos e equipados em nossas próprias instalações”, afirma André Tausche, Diretor-Superintendente da FTCAP (parte do Grupo Mersen). “Além dos capacitores, também fornecemos os trilhos telescópicos, travessas e resistores simétricos necessários. Também fornecemos instalação profissional dos trilhos e capacitores nos painéis. ” Todo o processo de produção da montagem é realizado pela IDEA.
Figura 3: IDEA GmbH desenvolve produtos e soluções de alta eficiência para aplicações de aquecimento por indução, como têmpera, solda e retração; Foto: IDEA GmbH
Figura 4: Aplicações com requisitos de contornos precisos no revenimento de engrenagens requerem um pulso de alta potência por um curto período de tempo para aquecer rapidamente as superfícies do componentes Foto: IDEA GmbH
Altas capacidades e uma longa vida
Os gabinetes de controle da IDEA são equipados com alumínio capacitores eletrolíticos com conexão roscada da série GM da FTCAP. Mesmo em altas temperaturas de operação de até 85 ° C, cada um dos capacitores tem uma vida útil muito longa de cerca de 8,000 horas. Além disso, esses capacitores eletrolíticos de alumínio, nos quais todos os contatos internos são soldados, podem ser usados em uma ampla faixa de tensão de 16 V a 450 V, e também apresentam indutância muito baixa.
Os capacitores com conexão roscada são geralmente adequados para todas as aplicações que exigem uma integração muito próxima dos componentes com seu ambiente”, explica André Tausche. “Esse é o caso não apenas no projeto atual, mas também nas áreas médica e ferroviária. tecnologia, por exemplo." A série GMX Long Life foi projetada para uma vida longa, o que a torna ideal para uso em tecnologia médica. A série GW foi desenvolvida para as condições ainda mais adversas da tecnologia ferroviária. Esses capacitores eletrolíticos de alumínio são insensíveis a altas correntes de ondulação e também apresentam indutância muito baixa. A FTCAP desenvolveu a série GF especialmente para ambientes com rigorosos requisitos de segurança. Esses capacitores eletrolíticos de alumínio consistem em um eletrólito autoextinguível e são usados, por exemplo, em máquinas de soldagem industriais.
Figura 5: Atualmente, a IDEA está analisando se gabinetes de capacitores especiais podem economizar energia e reduzir custos em aplicações de têmpera de curta duração; Foto: IDEA GmbH
Andreas Häußler está satisfeito com a escolha dos capacitores: “A densidade de potência de altíssimo volume, longa vida e baixa indutância dos capacitores da série GM da FTCAP os tornam ideais para o nosso projeto piloto”, enfatiza o diretor-gerente da IDEA. Os primeiros testes dos dois gabinetes de capacitores estão programados para começar em breve. Se o conceito for viável, a Mersen estará envolvida em longo prazo: “A Mersen é um fornecedor estabelecido, confiável e flexível da IDEA GmbH. Estamos satisfeitos por ter um parceiro forte ao nosso lado que também pode implementar soluções personalizadas de pequenas séries que são otimizadas para a aplicação específica ”, conclui Andreas Häußler.