Alimentatore ad alta frequenza e ad alta tensione

DeFa Environmental Equipment produce alimentatori ad alta tensione e ad alta frequenza per applicazioni industriali elettrostatiche e al plasma. Questi alimentatori ad alta frequenza e alta tensione convertono l'ingresso CA trifase in un'uscita CC regolata a tensioni da 1 kV a 120 kV, con potenze nominali da 1 kW a 200 kW in un unico chassis e potenza maggiore disponibile attraverso configurazioni parallele.

La differenza tecnica fondamentale rispetto ai tradizionali trasformatori di frequenza di linea da 50/60 Hz è la frequenza di commutazione. Operiamo tra 20 kHz e 50 kHz, utilizzando una topologia risonante LLC con controllo DSP. Ciò ci consente di utilizzare trasformatori con nucleo in ferrite molto più piccoli invece di unità con nucleo in ferro di grandi dimensioni e di raggiungere un'efficienza di conversione superiore al 95% nella maggior parte dell'intervallo di carico. In termini pratici, ciò significa un consumo energetico inferiore dal 20% al 30% per la stessa potenza di uscita rispetto ai modelli di trasformatori più vecchi.

Descrizione delle funzioni e dei vantaggi

Principi di funzionamento

L'alimentatore ad alta frequenza e alta tensione rettifica l'ingresso CA in CC, quindi lo converte ad alta frequenza attraverso uno stadio inverter. La CA ad alta frequenza viene intensificata da un trasformatore compatto in ferrite, quindi raddrizzata e filtrata per produrre l'uscita CC finale.

Il DSP regola continuamente la frequenza di commutazione per mantenere il funzionamento ottimale in condizioni di carico e linea variabili. Questa regolazione a circuito chiuso risponde ai cambiamenti in microsecondi. Gli utenti possono scegliere tra tre modalità di controllo: tensione costante, corrente costante o potenza costante. Per i precipitatori elettrostatici, la corrente costante è tipica perché mantiene la corona stabile anche quando il carico di polvere fluttua. I reattori al plasma solitamente funzionano a tensione costante per mantenere stabili le condizioni di scarica.

Prestazioni in uscita

L'ondulazione in uscita è inferiore all'1% da picco a picco a pieno carico. In un precipitatore elettrostatico, una bassa ondulazione significa una corrente corona più costante e una migliore efficienza di raccolta senza scintille eccessive. Per il trattamento dei COV al plasma, si ottengono scarichi stabili e tassi di ossidazione più prevedibili.

La precisione della regolazione della tensione è entro ±0,5% del setpoint e la regolazione della corrente entro ±1%. Il rapido tempo di risposta, in genere inferiore a 100 microsecondi, aiuta a sopprimere lo sparkover nelle applicazioni ESP, riducendo l'usura degli elettrodi e prolungando gli intervalli di manutenzione.

Sistemi di protezione

Abbiamo integrato una protezione completa sia per l'alimentatore che per il carico collegato. Le funzioni standard includono sovratensione, sovracorrente, cortocircuito, perdita di fase in ingresso e spegnimento per sovratemperatura.

Il rilevamento dell'arco merita una menzione speciale. Nei precipitatori elettrostatici le scintille sono frequenti e in una certa misura normali. Ma gli archi prolungati possono danneggiare gli elettrodi di scarica. La nostra unità rileva il picco di corrente derivante da un arco e riduce immediatamente la potenza in uscita. Se l'arco persiste oltre un tempo prestabilito, regolabile dall'utente, l'unità interviene completamente. Ciò impedisce la vaiolatura e prolunga la durata dell'elettrodo.

Tutti gli eventi di protezione vengono registrati con timestamp e archiviati in una memoria non volatile. Gli operatori possono recuperare la cronologia dei guasti attraverso l'interfaccia di comunicazione.

Monitoraggio e controllo

RS-485 con Modbus RTU è standard. Come opzione è disponibile Ethernet con Modbus TCP. Attraverso queste interfacce è possibile collegare l'unità al sistema DCS o SCADA dell'impianto.

Da una postazione remota, gli operatori possono leggere la tensione di uscita, la corrente di uscita, lo stato di guasto, la temperatura interna e il consumo energetico. È inoltre possibile regolare i setpoint di tensione e corrente, modificare le modalità di controllo e ripristinare i guasti da remoto. Ciò riduce la necessità di visite in loco, soprattutto per installazioni in spazi ristretti o aree ad alto rischio.

Per il controllo analogico, forniamo come standard ingressi da 4–20 mA per setpoint e uscite per segnali di stato.

Progettazione fisica

Il design ad alta frequenza riduce significativamente dimensioni e peso. Un'unità da 100 kW occupa circa un decimo del volume di un trasformatore equivalente a 50/60 Hz. Ciò rende pratici i retrofit quando si sostituiscono le unità più vecchie in sale elettriche affollate. Il peso è altrettanto ridotto, quindi l'installazione non richiede attrezzature di sollevamento pesanti.

Il raffreddamento è ad aria forzata per i modelli fino a 50 kW, e ad acqua per potenze superiori o per installazioni dove la temperatura ambiente supera i 40°C. Il grado di protezione standard è IP20 per uso interno; IP54 è disponibile per ambienti esterni o polverosi.

Applicazioni

Questi alimentatori vengono utilizzati in diverse applicazioni ambientali industriali:

Precipitatori elettrostatici per la raccolta delle polveri dei fumi in centrali elettriche, cementifici, impianti di sinterizzazione dell'acciaio e inceneritori. L'uscita DC stabile migliora l'efficienza di raccolta e riduce le emissioni del camino.

Sistemi di trattamento dei COV al plasma per la decomposizione dei composti organici volatili nei flussi di scarico provenienti da impianti chimici, linee di rivestimento, impianti di stampa e produzione farmaceutica.

Trattamento industriale di fumi e nebbie oleose per operazioni di lavorazione meccanica, lavorazione alimentare e rameuse tessili.

Sistemi di controllo degli odori per impianti di trattamento delle acque reflue, impianti di compostaggio e operazioni di rendering, in cui viene utilizzato lo scarico al plasma o effetto corona per abbattere H₂S, ammoniaca e altri composti odorosi.

Unità di purificazione dell'aria per edifici commerciali, camere bianche e strutture mediche.

Affidabilità e test

Produciamo alimentatori ad alta tensione dal 2006. La nostra base installata supera le 2.000 unità in Cina, Sud-Est asiatico, Medio Oriente, Sud America ed Europa. Molti di questi operano in cementifici e impianti siderurgici dove la temperatura ambiente supera regolarmente i 45°C e i carichi di polvere sono pesanti.

I dati sul campo di queste installazioni ci forniscono un tempo medio tra i guasti di poco più di 80.000 ore. Quel numero si basa sui registri operativi effettivi, non su calcoli teorici.

Ogni unità viene sottoposta a un test di rodaggio di 48 ore a pieno carico prima della spedizione. Eseguiamo anche un test di resistenza all'alta tensione a 1,5 volte la potenza nominale per un minuto. Ogni funzione di protezione viene verificata individualmente durante il test finale.

I componenti critici (moduli IGBT, trasformatori ad alta tensione, condensatori e schede di controllo) provengono da fornitori di primo livello. Ispezioniamo ogni lotto all'arrivo e conserviamo registrazioni di tracciabilità per tutte le parti chiave.

Opzioni di personalizzazione

Offriamo configurazioni personalizzate per requisiti meccanici, di tensione o di corrente non standard. Gli esempi includono unità per specifici prodotti chimici del plasma, per scrubber marittimi con resistenza alla nebbia salina e per installazioni ad alta quota che richiedono regolazioni di declassamento.

Il nostro team di ingegneri può fornire assistenza con la corrispondenza dell'interfaccia, l'adattamento della logica di controllo e il filtraggio delle armoniche. Forniamo anche supporto per la messa in servizio in loco per progetti più grandi, sebbene la maggior parte delle unità siano preconfigurate per funzionare immediatamente con sistemi ESP o plasma standard.

Documentazione e supporto

Ogni unità viene fornita con un manuale completo che copre installazione, cablaggio, funzionamento, risoluzione dei problemi e manutenzione. Forniamo supporto tecnico via e-mail e telefono, con risposta entro 24 ore per richieste standard. Per problemi urgenti possiamo organizzare la diagnostica remota tramite l'interfaccia di comunicazione.

I pezzi di ricambio sono disponibili in magazzino per i modelli attuali e conserviamo la documentazione per le unità spedite negli ultimi dieci anni per supportare le apparecchiature legacy.