Controllo resistenze in grafite nei forni a vuoto

• Controllo di Potenza di un carico trifase di riscaldatori in grafite, impiegando il primario di trasformatore.
• Allarmi e diagnostica in real time del controllore di Potenza e del resistore.
• Controllo di Potenza accurato per realizzare un sistema di controllo del forno robusto e performante.

Un forno a vuoto, viene utilizzato per trattare parti in metallo, acciaio e ceramica che richiedono un trattamento termico preciso ad alta temperatura.

Il vuoto nella camera viene creato estraendo l’aria e altri gas per prevenire l’ossidazione, la perdita di calore del prodotto e rimuovere qualsiasi fonte di contaminazione.

I forni a vuoto sono utilizzati per un’ampia gamma di applicazioni sia nelle industrie di produzione che nei laboratori di ricerca.  In particolare, vengono utilizzati per processi che richiedono alte consistenze meccaniche e bassa contaminazione come ricottura, brasatura, sinterizzazione.

Un gas inerte come Argon viene spesso utilizzato per raffreddare rapidamente i metalli trattati a livelli non metallurgici (inferiori a 200°C/392°F) dopo il trattamento desiderato nel forno.

Gli elementi riscaldanti in grafite possono funzionare oltre 2000° C (3632°F) in atmosfera inerte o sotto vuoto. È un controllo particolarmente critico che deve avvenire in modalità automatica.

A causa delle condizioni operative non lineari e non standard, il controllore di potenza deve essere intelligente e concepito per operare considerando specifiche condizioni.

Curva del valore resistivo della grafite

Diminuisce di circa il 20% da 20°C a circa 500°C, quindi aumenta, fino a 3000°C quando può essere 1,4 volte il valore misurato a 20°C.

Tensione di lavoro del riscaldatore in grafite 24-70Vac  

È richiesto l’impiego di un trasformatore con 380 / 480 Vac: 24/70 Vac

Manutenzione predittiva 

Diagnostica in tempo reale del riscaldatore e del controllore di potenza, per prevenire danni quali corto circuiti, identificazione di riscaldatori degradati e conseguente fuori funzione dell’impianto.

Funzionalità del prodotto GPC

• Controllo corrente da 30 a 600 A max 690 Vac 1-2-3 fasi.
• Modalità di controllo configurabile degli SCR, per adattarsi alle diverse curve di resistenza dei riscaldatori, inclusi il limite di corrente e il feedback di potenza.
• Controllo su due o tre fasi del carico trifase.
• Connettività: tutti i bus di campo Ethernet più comunemente usati.
• Segnale di ingresso: manuale, 0-10 V / 4-20 mA, e tramite bus di campo.
• Configurazione del controllore di potenza tramite PC e/o terminale portatile.

Manutenzione predittiva e diagnostiche

• Monitoraggio continuo della temperatura dei terminali di alimentazione del controllore tramite 12 termistori integrati.
• Allarme di interruzione del riscaldatore e strategia di controllo della potenza personalizzata nel caso di interruzione parziale del carico.
• Monitoraggio di tensione e di frequenza di linea, di corrente, d’ impedenza e di potenza di carico.

Il controllore di potenza GPC è adatto a pilotare il primario del trasformatore che attraverso il secondario alimenta il carico trifase dei resistori di grafite. Di seguito alcune funzioni disponibili con il controllore di potenza.

Funzione di controllo: retroazione in potenza.

La “retroazione in potenza” consente di mantenere costante la potenza trasferita al riscaldatore (figura 2), compensando la variazione di tensione e la variazione del valore ohmico (fino a + 30%), causata dall’ossidazione del riscaldatore ed eventuali interruzioni parziali o totali di un ramo del carico trifase.

Soft Start

La funzione “Soft Start” permette di comandare la resistenza in modo graduale, evitando danni ai riscaldatori in grafite in particolare nelle fasi di avvio del riscaldamento.

Controllo primario del trasformatore

La presenza del controllo primario del trasformatore è necessaria per evitare la “corrente di spunto” nel trasformatore che inizialmente può essere 6-10 volte la corrente di carico nominale. Una funzione di delay trigger dedicata inserisce un ritardo di trigger sul primo ciclo al fine di consentire l’esaurimento del magnetismo residuo (Figura 3).

Manutenzione predittiva

Un problema come il collegamento di cavi allentati può provocare gravi conseguenze nel tempo. Se non adeguatamente controllato, il calore aumenta nel punto in cui le connessioni con i cavi di potenza non sono correttamente stretti, i cavi potrebbero iniziare a fondere o a generare scintille che potrebbero trasformarsi in fiamme. La lettura dei valori di temperatura delle connessioni di potenza, disponibile con GPC, consente di evidenziare eventuali condizioni di anomalia.

Autoapprendimento del set point di allarme rottura carico

Il limite di allarme HB dipende dal tipo di collegamento del carico e dalla modalità di accensione. Inoltre, queste soglie possono essere diverse per ciascuna fase controllata.

• È disponibile una funzione di autoapprendimento per l’impostazione automatica dei limiti di allarme, con configurazione semplice, rapida e sicura;
• Il GPC avvia automaticamente una procedura di lettura della corrente con un elenco del valore% di potenza erogata e imposta automaticamente la soglia adatta.

Configurazione ottimale  

Il controllo di due fasi per carico trifase (Figura 4) offre vantaggi in termini di costi rispetto al controllo a tre fasi. Inoltre, consente di risparmiare spazio nell’armadio elettrico e riduce il calore generato dai tiristori.