Regelung von Graphit-Heizelementen in Vakuumöfen
Finden Sie heraus, welche Vorteile ein robustes und leistungsstarkes Regelsystem für Heizelemente aus Graphit mit Vakuumöfen zu bieten hat.
Leistungsregelung des Primäranschlusses eines Transformators, der an die dreiphasigen elektrischen Heizung mit Graphit-Heizelementen zum Beheizen eines Vakuumofens angeschlossen ist
Der GPC Leistungsregler bietet:
- eine genaue Regelung sowie Diagnose
- Alarme in Echtzeit der dreiphasigen Last
Dank der Verwaltung von nur zwei Phasen können Kostenvorteile im Vergleich zu einer vollständigen Dreiphasenregelung erzielt werden. Außerdem spart diese Lösung Platz im Schaltschrank und reduziert die von SCR (Thyristoren) erzeugte Wärme.
Einführung
- Leistungsregelung einer dreiphasigen Last von Graphit-Heizelementen unter Verwendung des Primäranschlusses des Transformators
- Alarme und Diagnose des Leistungsreglers und des Heizelements in Echtzeit.
- Genaue Leistungsregelung zur Erzielung eines robusten und leistungsfähigen Ofenregelsystems.
Der Prozess
Ein Vakuumofen wird zur Behandlung von Metall-/Stahl-/Keramikteilen verwendet, die eine präzise Wärmebehandlung bei hoher Temperatur erfordern.
Das Vakuum in der Kammer wird durch Abziehen von Luft und anderen Gasen erzeugt, um Oxidation und Wärmeverlust des Produkts zu verhindern und jegliche Kontaminationsquelle zu beseitigen.
Vakuumöfen werden für eine Vielzahl von Anwendungen sowohl in der Fertigungsindustrie als auch in Forschungslabors eingesetzt. Prozesse wie Glühen, Hartlöten und Sintern, die Konsistenz und geringe Kontamination erfordern, werden im Vakuumofen durchgeführt.
Ein Inertgas wie Argon wird häufig verwendet, um behandelte Metalle nach der gewünschten Behandlung im Ofen schnell auf nichtmetallurgische Werte (unter 200 °C / 392 F°) abzukühlen.
Die Anwendung
Graphit-Heizelemente können bei über 2000° C (3632° F) in inerter Atmosphäre oder im Vakuum betrieben werden. Dies ist ein kritischer Prozess und muss im automatischen Modus laufen.
Aufgrund der nichtlinearen und nicht standardmäßigen Betriebsbedingungen muss der Leistungsregler intelligent und für den Betrieb unter spezifischen Bedingungen ausgelegt sein.
Widerstand-Temperatur-Kurve des Graphit-Heizelements
Sie sinkt um etwa 20% von 20° C bis etwa 500° C, steigt dann an, bis zu 3000° C, wo sie das 1,4-fache des bei 20° C gemessenen Wertes betragen kann.
Betriebsspannung des Graphit-Heizelements 24-70Vac
Die Verwendung eines Transformators mit 380 / 480 Vac ist erforderlich: 24/70 Vac
Vorbeugende Wartung
Echtzeit-Diagnose des Heizelements und des Leistungsreglers zur Vermeidung von Schäden wie Kurzschlüssen, Identifizierung von defekten Heizelementen und daraus resultierendem Ausfall des Systems.
Produktvorteile
GPC-Produktmerkmale
Stromregelung von 30 bis 600 A max 690 Vac 1-2-3 Phasen
- Konfigurierbarer SCR-Regelmodus zur Anpassung an verschiedene Heizkurven, einschließlich Strombegrenzung und Leistungsrückführung
- Regelung über zwei oder drei Phasen der dreiphasigen Last
- Konnektivität: alle gängigen Ethernet-Feldbusse
- Eingangssignal: manuell, 0-10 V / 4-20 mA, und über Feldbus
- Leistungsregler-Konfiguration über PC und/oder tragbares Terminal
Vorbeugende Wartung und Diagnose
- Kontinuierliche Temperaturüberwachung der Leistungsanschlüsse des Reglers über 12 integrierte Thermistoren
- Alarm bei (Teil-)Lastbruch und Funktion zur Kompensation im Falle eines kundenspezifischen Teillastausfalls, um Prozesstemperatur zu halten
- Überwachung von Netzspannung, Netzfrequenz, Strom, Impedanz und Lastleistung.
Die Lösung
Der Leistungsregler GPC eignet sich zur Ansteuerung des Transformator-Primäranschlusses, der die dreiphasige Last von Graphit-Heizelementen über den Sekundäranschluss speist.
Regelfunktion: Leistungs-Feedback.
Zum Konstanthalten der an das Heizelement übertragenen Leistung (Abbildung 2), wobei die Spannungsschwankung und die Schwankung des ohmschen Wertes (bis zu + 30%), die durch die Oxidation des Heizelements und mögliche teilweise oder vollständige Unterbrechungen eines dreiphasigen Lastzweigs verursacht werden, kompensiert werden.
Sanftanlauf
Notwendig, wenn das Heizelement kalt ist, um Schäden an den Graphit-Heizelementen zu vermeiden.
Regelung des Primäranschlusses des Transformators
Zur Vermeidung der Stromspitze, die beim Einschalten des Transformators entsteht, die das 6- bis 10-fache des Nennlaststroms betragen kann. Eine entsprechende Verzögerungsfunktion fügt beim ersten Zyklus eine Triggerverzögerung ein (wie im folgenden Bild gezeigt), um den Restmagnetismus abzuleiten zu lassen. (Abbildung 3)
Vorbeugende Wartung
Ein Problem wie lose Kabel kann mit der Zeit schwerwiegende Folgen haben. Wenn nicht richtig montiert wird, steigt die Wärme an den betroffenen Anschlüssen der Leistungskabel. Sie können schmelzen oder Funken erzeugen, die ein Feuer auslösen können. Die integrierte Temperaturüberwachung an den Leistungsanschlüssen, die mit GPC verfügbar ist, ermöglicht die Erkennung gefährlicher Störungen bereits frühzeitig und hilft bei der Vermeidung von Ausfällen und Schäden.
Einlernen des Lastbruch-Alarmsollwerts
Die HB-Alarmgrenze hängt von der Art des Lastanschlusses und dem Einschaltmodus ab. Darüber hinaus können diese Grenzwerte für jede kontrollierte Phase unterschiedlich sein.
- Für die automatische Einstellung der Alarmgrenzen steht eine Selbstlernfunktion mit einfacher, schneller und sicherer Konfiguration zur Verfügung.
- GPC startet automatisch eine Strommessprozedur mit einer Liste des Prozentwertes der Ausgangsleistung und stellt automatisch den entsprechenden Grenzwert ein.
Optimale Konfiguration
Die Zweiphasenregelung für dreiphasige Last (Abbildung 4) bietet Kostenvorteile gegenüber der Dreiphasenregelung. Außerdem spart sie Platz im Schaltschrank und reduziert die von Thyristoren erzeugte Wärme.
