Xung công suất cao như xung xảy ra trong quá trình tôi luyện trong thời gian ngắn hoặc hàn điểm gây ra chi phí lớn: Điều này là do các công ty điện lực tính toán chi phí trên cơ sở công suất tối đa, ngay cả khi nó chỉ cần trong vài giây. Do đó, có ý nghĩa khi cung cấp nguồn cho các ứng dụng như vậy một cách độc lập với nguồn điện - ví dụ bằng các tụ điện được thiết kế cho các đỉnh công suất cao.
IDEA GmbH đang thử nghiệm khái niệm này trong một dự án thí điểm. Vai trò chính được thực hiện bởi tùy chỉnh tụ tủ từ Mersen. IDEA phát triển các sản phẩm và giải pháp hiệu suất cao cho các ứng dụng gia nhiệt cảm ứng, chẳng hạn như ủ, hàn và co ngót. Andreas Häußler, Giám đốc điều hành của IDEA GmbH giải thích: “Chuyên môn của chúng tôi cũng bao gồm các ứng dụng ủ cảm ứng”. “Hệ thống gia nhiệt cảm ứng của chúng tôi đang được sử dụng trên toàn thế giới để tôi luyện hiệu quả các loại phôi đa dạng với độ chính xác cực cao.” Các hệ thống của công ty có trụ sở tại Baden-Württemberg có khả năng thích ứng và dải tần số linh hoạt, cho phép thiết kế tối ưu quy trình gia nhiệt tùy chỉnh.
Hình 1: Các tủ điều khiển của IDEA được trang bị tụ điện nhôm ren của dòng GM từ FTCAP Ảnh: Mersen
Tiết kiệm năng lượng và chi phí với tủ tụ điện
Để có thể cung cấp cho khách hàng những công nghệ tiên tiến nhất công nghệ IDEA luôn tiếp tục nghiên cứu các quy trình và phương pháp mới. Hiện các chuyên gia đang phân tích xem tủ tụ điện đặc biệt có thể tiết kiệm năng lượng và giảm chi phí trong các ứng dụng ủ thời gian ngắn hay không. Andreas Häußler giải thích: “Hệ thống gia nhiệt và hàn cảm ứng thường yêu cầu công suất cao trong thời gian rất ngắn, trong khoảng mili giây”. Điều này đặc biệt xảy ra trong các hệ thống hàn điểm cho kết cấu ô tô. Nhưng các ứng dụng có yêu cầu về đường nét chính xác trong quá trình tôi luyện bánh răng cũng yêu cầu xung công suất cao trong thời gian ngắn để nhanh chóng làm nóng bề mặt của các thành phần trước khi chúng được dập tắt. “Trước đây, quá trình này được thực hiện mà không cần tụ điện, có nghĩa là xung công suất cao được lấy từ mạng lưới chính thông thường.”
Tuy nhiên, điều đó đặt tải lên nguồn điện lưới và dẫn đến chi phí năng lượng đáng kể, được tính toán trên cơ sở mức tiêu thụ điện tối đa. Andreas Häußler giải thích: “Ngay cả khi ứng dụng yêu cầu nhiệt chỉ trong một giây ở mức 1 MW, bạn phải trả cho công ty điện lực mức cố định cho công suất tối đa 1 MW”. “Sau đó, không có sự khác biệt về thời gian nghỉ giữa các giai đoạn làm nóng.” Các phần tử nguồn cũng phải được thiết kế để có sản lượng điện cao, điều này cũng gây ra các chi phí bổ sung. Vấn đề có thể được giải quyết bằng các khối tụ điện được sử dụng làm bộ đệm năng lượng giữa kết nối nguồn và ứng dụng. Andreas Häußler giải thích: “Bằng cách đệm bằng tụ điện và cung cấp điện tích liên tục 100 kW, người ta chỉ phải trả tiền cho công suất giảm”. “Các phần tử thượng nguồn cũng có thể được thiết kế để có công suất thấp hơn nhằm giảm chi phí”. Tuy nhiên, các hệ thống như thế này vẫn chưa tồn tại - mặc dù IDEA sẽ sớm bắt đầu một dự án thử nghiệm để phân tích các tiềm năng.
Tiêu chuẩn cao cho tụ điện
Bước đầu tiên là mua tụ điện phù hợp. Tất nhiên, các chuyên gia tại IDEA một lần nữa đặt niềm tin vào Mersen, một nhà cung cấp đã được kiểm chứng lâu năm mà công ty có mối quan hệ kinh doanh lâu dài. Các tiêu chuẩn rất cao: IDEA yêu cầu tủ tụ điện cung cấp công suất rất cao trong một thiết kế rất nhỏ. Andreas Häußler giải thích: “Các hệ thống phải cho phép vài triệu chu kỳ sạc và xả ở nhiệt độ môi trường lên đến 55 ° C, mà không xảy ra lỗi hoặc tổn thất công suất đáng kể”. “Hiệu suất tối đa cũng yêu cầu trở kháng bên trong rất thấp và khả năng tự phóng điện thấp.” Về hiệu suất, bộ đệm phải có khả năng tạo ra công suất vài trăm kilowatt trong khoảng một giây. Sau đó, quá trình thiết kế yêu cầu nghỉ vài giây.
Hình 2: Mersen đã phát triển một khái niệm cho IDEA trong đó nhiều tụ điện được lắp đặt trong mỗi tủ; Ảnh: Mersen
Mersen đã phát triển một khái niệm cho IDEA trong đó nhiều tụ điện được lắp đặt trong mỗi tủ. André Tausche, Giám đốc điều hành của FTCAP (thuộc Tập đoàn Mersen), cho biết: “Đối với dự án thử nghiệm, ban đầu chúng tôi sẽ cung cấp hai tủ, đang được xây dựng và trang bị tại các cơ sở của chúng tôi”. “Ngoài tụ điện, chúng tôi cũng đang cung cấp các loại ray ống lồng, thanh giằng chéo và điện trở đối xứng theo yêu cầu. Chúng tôi cũng cung cấp dịch vụ lắp đặt chuyên nghiệp các đường ray và tụ điện trên bảng điều khiển. ” Toàn bộ quá trình sản xuất lắp ráp được thực hiện bởi IDEA.
Hình 3: IDEA GmbH phát triển các sản phẩm và giải pháp hiệu quả cao cho các ứng dụng gia nhiệt cảm ứng, chẳng hạn như tôi luyện, hàn và co lại; Ảnh: IDEA GmbH
Hình 4: Các ứng dụng có yêu cầu về đường nét chính xác trong quá trình tôi luyện bánh răng cần một xung công suất cao trong thời gian ngắn để nhanh chóng làm nóng bề mặt của các thành phần Ảnh: IDEA GmbH
Công suất cao và tuổi thọ lâu dài
Các tủ điều khiển của IDEA được trang bị nhôm tụ điện có kết nối ren của dòng GM từ FTCAP. Ngay cả ở nhiệt độ hoạt động cao lên đến 85 ° C, mỗi tụ điện có tuổi thọ rất cao, khoảng 8,000 giờ. Ngoài ra, các tụ điện nhôm này, trong đó tất cả các tiếp điểm bên trong được hàn, có thể được sử dụng trong dải điện áp rộng từ 16 V - 450 V và chúng cũng có độ tự cảm rất thấp.
André Tausche giải thích: Tụ điện có kết nối ren thường phù hợp cho tất cả các ứng dụng yêu cầu sự tích hợp rất chặt chẽ của các thành phần với môi trường của chúng”. “Đó không chỉ là trường hợp của dự án hiện tại mà còn của y tế và đường sắt. công nghệ, Ví dụ." Dòng GMX Long Life được thiết kế để có tuổi thọ cao, lý tưởng để sử dụng trong công nghệ y tế. Dòng GW được phát triển cho những điều kiện thậm chí còn khắc nghiệt hơn của công nghệ đường sắt. Các tụ điện điện phân nhôm này không nhạy cảm với dòng điện gợn sóng cao và cũng có độ tự cảm rất thấp. FTCAP đã phát triển dòng GF đặc biệt dành cho các môi trường có yêu cầu an toàn nghiêm ngặt. Các tụ điện điện phân nhôm này bao gồm một chất điện phân tự dập tắt và được sử dụng chẳng hạn trong các máy hàn công nghiệp.
Hình 5: Hiện tại IDEA đang phân tích xem các tủ tụ điện đặc biệt có thể tiết kiệm năng lượng và giảm chi phí trong các ứng dụng ủ thời gian ngắn hay không; Ảnh: IDEA GmbH
Andreas Häußler hài lòng với sự lựa chọn của tụ điện: “Mật độ công suất rất cao, tuổi thọ cao và độ tự cảm thấp của tụ điện dòng GM từ FTCAP khiến chúng trở nên lý tưởng cho dự án thử nghiệm của chúng tôi”, giám đốc điều hành của IDEA nhấn mạnh. Các thử nghiệm đầu tiên của hai tủ tụ điện dự kiến sẽ sớm bắt đầu. Nếu khái niệm này được chứng minh là khả thi, Mersen sẽ tham gia lâu dài: “Mersen là một nhà cung cấp lâu dài, đáng tin cậy và linh hoạt của IDEA GmbH. Andreas Häußler kết luận rằng chúng tôi rất vui khi có một đối tác mạnh mẽ ở bên cạnh, những người cũng có thể triển khai các giải pháp tùy chỉnh loạt nhỏ được tối ưu hóa cho ứng dụng cụ thể.