Contrôleur de puissance de fours de maintien pour le moulage sous pression de l’aluminium

• Contrôle de la puissance d’une charge triphasée de réchauffeurs en carbure de silicium (SIC), en utilisant le primaire d’un transformateur.
• Alarmes et diagnostic en temps réel du contrôleur de puissance et du réchauffeur.
• Contrôle précis de la puissance permettant de réaliser un système de contrôle du four robuste et performant.

Le moulage à basse pression (LPDC) est un procédé de fusion d’alliages d’aluminium et de magnésium et d’autres alliages ayant un point de fusion bas. La fusion de l’aluminium ou d’autres alliages pesant de 2 à 150 kg est une caractéristique commune aux roues des véhicules, aux blocs collecteurs pour l’automobile, aux fusions d’éléments pour l’aérospatiale, aux logements de moteurs électriques.

Le LPDC se distingue des autres procédés à moule permanent par de faibles niveaux de déchets et des propriétés mécaniques, métallurgiques et technologiques de haut niveau.

L’alliage fondu (généralement entre 700°C et 740°C (1300°F) est versé dans un four de confinement sous pression, situé sous la table du moule. Un tuyau d’alimentation, appelé montant ou tuyau tige, va du four au fond du moule. La surface du bain de métal dans le creuset est pressée par de l’air sec avec une pression relativement basse (généralement comprise entre 0,1 et 1 bar) afin de vaincre la différence de pression métallique entre le moule et la surface de l’alliage liquide.

Pour maintenir la température du métal aux environs de 700-740°C (1300°F) dans les creusets, on utilise le réchauffeur au carbure de silicium (SIC). La matériau de l’élément SIC est fragile à basse température, ce qui signifie qu’à basse température un ampérage excessif peut causer des forces électromagnétiques suffisamment grandes pour fracturer l’élément.

A cause de la non-linéarité de la valeur résistive du réchauffeur SIC avec la variation de la température, le contrôleur de puissance doit être intelligent et conçu pour opérer dans ces conditions.

Courbes de résistance du réchauffeur SIC

La valeur de résistance diminue d’environ 3 à 4 fois de 20°C à 600°-800°C puis elle augmente 2 fois jusqu’à 1600°C (Figure 2).
En outre, la résistance augmente avec le vieillissement et le rapport peut atteindre 10:1.

Tension de travail du réchauffeur SIC 70-200 Vca

On utilise un transformateur 380/480 Vca : 70/200 Vca

Maintenance préventive

Diagnostic en temps réel du réchauffeur et du contrôleur de puissance en vue de prévenir les dommages, tels que les courtscircuits, l’identification des réchauffeurs dégradés et de garantir en conséquence le bon fonctionnement de l’installation.

Fonctionnalités du produit GPC
Contrôle du courant de 30 à 600 A max 690 Vca 1-2-3 phases

• Modalité de contrôle configurable des SCR pour les adapter aux différentes courbes de résistance des réchauffeurs, y compris la limite de courant et la rétroaction de puissance
• Contrôle sur deux ou trois phases de la charge triphasée
• Connectivité : tous les bus de champ Ethernet utilisés le plus couramment
• Signal d’entrée : manuel: 0-10 V / 4-20mA, et à travers un bus de champ
• Configuration du contrôleur de puissance à travers un ordinateur et/ou une console portable

Entretien prédictif et diagnostic

• Monitorage continu de la température des bornes d’alimentation et du contrôleur à travers 12 thermistors intégrés
• Alarme d’interruption du réchauffeur et stratégie de contrôle de la puissance en cas d’interruption partielle de la charge personnalisée
• Monitorage de la tension de ligne, de la fréquence de ligne, du courant de charge, de l’impédance de charge et de la puissance de charge.

Le contrôleur de puissance GPC est en mesure de piloter le primaire du transformateur qui, à travers le secondaire, alimente la charge triphasée des résistances SIC.

Fonction de contrôle : rétroaction du courant et de la puissance

Pour maintenir la constance de la puissance transmise au réchauffeur et protéger aussi le réchauffeur contre le flux excessif de courant pendant la période initiale le démarrage progressif est implémenté avec une limite de courant. La rétroaction de la puissance permet d’adapter le courant et la tension à la charge en fonction de la courbe typique de la résistance, y compris le changement de la valeur résistive due au vieillissement. (Figure 3)

Contrôle du primaire du transformateur

Pour éviter le “courant d’appel” dans le transformateur qui peut initialement correspondre à 6-10 fois la charge nominale. Une fonction de déclenchement retardé dédiée introduit un retard de déclenchement sur le premier cycle (comme le montre la figure suivante) en vue de permettre l’épuisement du magnétisme résiduel.

Maintenance préventive

Un problème tel que la connexion de câbles desserrés peut avoir de graves conséquence avec le temps. Si on néglige de contrôler la chaleur au niveau de la connexion des câbles de puissance mal serrés, ceux-ci peuvent commencer à fondre ou à produire des étincelles, qui risquent de se transformer en flammes. La lecture des valeurs de la température des connexions de puissance, disponible sur GPC, permet de révéler d’éventuelles conditions d’anomalie.

Auto-apprentissage du point de consigne d’alarme de rupture de charge

• La limite d’alarme HB dépend du type de connexion de la charge et du mode d’allumage. En outre, ces seuils peuvent varier selon la phase contrôlée.
• Une fonction d’auto-apprentissage est disponible pour configurer automatiquement les limites d’alarme, de façon simple, rapide et sûre.
• Le GPC démarre automatiquement une procédure de lecture du courant avec une liste de la valeur en % de la puissance fournie et configure automatiquement le seuil adéquat.

Configuration optimale

Le contrôle de deux phases par charge triphasée (Figure 4) offre des avantages en termes de coût par rapport au contrôle à 3 phases. Il permet en outre d’économiser de l’espace dans l’armoire électrique et de réduire la chaleur produite par les thyristors.