IS200EMCSG1A è una scheda sensore di conduzione eccitatrice da 100 mm progettata da General Electric (GE) per il suo sistema di controllo dell'eccitazione EX2100™. Questa scheda è la versione standard della serie EMCS, utilizzata principalmente per rilevare il flusso di corrente attraverso le linee bus nel convertitore di potenza, fornendo informazioni critiche di feedback di conduzione al sistema di controllo dell'eccitazione.
La funzione principale della scheda IS200EMCSG1A è rilevare la corrente nelle linee bus utilizzando sensori ad effetto Hall. Ciascuna scheda EMCS utilizza due sensori ad effetto Hall unidirezionali rivolti in direzioni opposte per rilevare la corrente bidirezionale. Quando un sensore rileva un campo magnetico al di sopra della sua soglia operativa (che indica il flusso di corrente), il circuito produce un'uscita logica bassa. Il sensore mantiene questo stato di uscita basso finché il campo non scende al di sotto del punto di rilascio. Questo design consente alla scheda EMCS di rilevare con precisione lo stato di conduzione degli SCR, fornendo un feedback di conduzione in tempo reale al regolatore di tensione.
La scheda IS200EMCSG1A è alimentata dalla scheda amplificatore di impulsi gate eccitatore IS200EHPA. La scheda EHPA filtra inoltre i segnali di uscita dalla scheda EMCS prima di inviare le informazioni elaborate alla scheda Ingresso/Uscita principale dell'eccitatore IS200EMIO. Nel sistema di eccitazione EX2100, viene utilizzata una scheda EMCS in ciascuna delle sei gambe del ponte SCR per ciascun modulo convertitore di potenza (PCM). Ad esempio, in un bridge con quattro PCM possono essere presenti fino a 24 schede EMCS.
La scheda progetta la sicurezza in ambienti ad alta tensione:
Il bus è isolato con tubazioni per evitare il contatto accidentale degli anelli con il bus sotto tensione.
La scheda EMCS è montata adiacente alla linea bus utilizzando una staffa di montaggio Glastic®, che mantiene anche gli anelli in acciaio in posizione.
Tutti gli ingressi e le uscite passano attraverso il connettore P1A a 6 pin alla scheda EHPA.
La scheda IS200EMCSG1A include i seguenti componenti e caratteristiche principali:
Due connettori a 6 pin: P1A e P1B (ridondanti, che forniscono uscite di backup)
Anelli in acciaio separati: concentrano il flusso magnetico prodotto dal bus, migliorando la sensibilità di rilevamento
Due sensori ad effetto Hall: montati in direzioni opposte per rilevare la corrente bidirezionale
Uscite logiche ridondanti: due segnali di uscita logici identici per una maggiore affidabilità
Design passivo: la scheda non dispone di fusibili, punti di test, indicatori LED o hardware regolabile
II. Funzioni principali
Le funzioni principali dell'IS200EMCSG1A includono, ma non sono limitate a, quanto segue:
1. Rilevamento della conduzione corrente
La scheda IS200EMCSG1A rileva la corrente che scorre attraverso la linea bus utilizzando sensori ad effetto Hall. Quando la corrente scorre attraverso il bus, genera un campo magnetico attorno ad esso. Gli anelli in acciaio separati sulla scheda EMCS concentrano il flusso magnetico, consentendo un rilevamento affidabile da parte dei sensori ad effetto Hall. Quando un sensore rileva un campo magnetico che supera la soglia operativa (corrispondente a una corrente tipica di circa 80 A), il circuito emette un livello logico basso (< 1,2 V CC). Quando il campo scende al di sotto del punto di rilascio (corrispondente a una corrente tipica di circa 10 A), l'uscita ritorna a un livello logico alto (> 11 V CC).
2. Rilevamento bidirezionale
Utilizzando due sensori ad effetto Hall unidirezionali montati in direzioni opposte, la scheda IS200EMCSG1A è in grado di rilevare il flusso di corrente in entrambe le direzioni attraverso il bus. Indipendentemente dalla direzione della corrente, almeno un sensore risponderà, garantendo il rilevamento completo della conduzione.
3. Uscite ridondanti
Ciascuna scheda IS200EMCSG1A fornisce due segnali di uscita logici identici tramite i connettori P1A e P1B. I pin corrispondenti su questi due connettori trasportano segnali identici, fungendo da backup l'uno per l'altro. Questo design ridondante migliora l'affidabilità del sistema; anche se un connettore o un cavo si guasta, l'altro rimane funzionante.
4. Interfaccia con l'EHPA
La scheda IS200EMCSG1A è alimentata e comunica con la scheda EHPA tramite cavi schermati a 4 pin:
Alimentazione: EHPA fornisce alimentazione a +12 V CC (±10%), consumo energetico massimo 0,3 W.
Trasmissione del segnale: i segnali di rilevamento della conduzione vengono rinviati all'EHPA attraverso lo stesso cavo.
Collegamento a margherita: un cavo collega l'EHPA al primo EMCS per una determinata fase. Un altro cavo schermato a 4 pin collegato a margherita da quell'EMCS all'EMCS per l'altro ramo SCR della stessa fase.
5. Indicazione dello stato su EHPA
Sebbene la scheda EMCS stessa non disponga di indicatori LED, la scheda EHPA presenta tre LED per fase per indicare lo stato di funzionamento delle schede EMCS per quella fase. Quando viene rilevata corrente in una fase, il LED corrispondente si accende, consentendo al personale sul campo di valutare rapidamente lo stato di conduzione.
6. Concentrazione del flusso
Gli anelli in acciaio fissati alla scheda concentrano il flusso magnetico prodotto dal bus, consentendo ai sensori ad effetto Hall di rilevare la corrente in modo più sensibile. Lo spazio tra gli anelli garantisce un'efficace concentrazione del flusso evitando la formazione di un circuito magnetico chiuso.
III. Applicazioni di sistema
1. Applicazione nel sistema di controllo dell'eccitazione EX2100
IS200EMCSG1A è una scheda sensore critica per il rilevamento dello stato di conduzione SCR all'interno del sistema di controllo dell'eccitazione EX2100. I suoi ruoli all'interno del sistema includono:
Rilevamento dello stato di conduzione: rilevamento in tempo reale della conduzione corrente in ciascuna gamba del ponte SCR, determinando se l'SCR si attiva correttamente.
Diagnosi dei guasti: le informazioni sulla conduzione vengono trasmesse tramite EHPA ed EMIO al sistema di controllo per la diagnosi e la protezione dei guasti SCR.
Feedback ridondante: ciascun EMCS fornisce due segnali di uscita identici, garantendo una trasmissione affidabile delle informazioni di conduzione anche in caso di guasto di un percorso del segnale.
Monitoraggio del sistema: gli indicatori LED sulla scheda EHPA forniscono indicazioni sullo stato di conduzione per il personale sul campo.
2. Coordinamento con EHPA ed EMIO
La scheda IS200EMCSG1A lavora a stretto contatto con EHPA ed EMIO all'interno del sistema:
Alimentazione EHPA e condizionamento del segnale: EHPA fornisce alimentazione all'EMCS e filtra i segnali di uscita dall'EMCS prima di inviare le informazioni elaborate all'EMIO.
Indicazione di stato EHPA: EHPA è dotato di LED per fase; quando viene rilevata corrente in quella fase, il LED si accende, facilitando una rapida valutazione in loco.
Acquisizione del segnale EMIO: EMIO riceve le informazioni di conduzione dall'EHPA per l'utilizzo da parte del sistema di controllo.
3. Metodo di connessione con collegamento a margherita
Le schede EMCS per ciascuna fase sono collegate in una configurazione a margherita:
L'EHPA si collega tramite un cavo schermato a 4 pin all'EMCS per il primo ramo SCR di una fase (ad esempio, l'EMCS per il ramo positivo SCR1 della fase A).
L'EMCS si collega tramite il connettore P1B e un altro cavo schermato a 4 pin all'EMCS per l'altro ramo SCR della stessa fase (ad esempio, l'EMCS per il ramo negativo SCR4 della fase A).
Pertanto, l'EHPA ottiene informazioni sulla conduzione per entrambe le gambe SCR di quella fase utilizzando due cavi.
4. Scenari applicativi tipici
Monitoraggio della conduzione SCR per grandi sistemi di eccitazione di generatori sincroni
Diagnosi guasti per unità di potenza di eccitazione di generatori a turbina a vapore
Protezione per sistemi di eccitazione di generatori idroturbici
Monitoraggio per sistemi di eccitazione di turbine a gas
Aggiornamenti e retrofit per sistemi di eccitazione industriali
IV. Descrizione dettagliata dell'interfaccia
1. Connettori P1A e P1B
La scheda IS200EMCSG1A è dotata di due connettori a 6 pin, P1A e P1B. Questi connettori hanno assegnazioni di pin identiche, fornendo uscite ridondanti. Le assegnazioni dei pin sono le seguenti:
| Pin |
Nome segnale |
Descrizione |
| 1 |
P12 |
Ingresso alimentazione +12 Vcc |
| 2 |
CONSENSO |
Uscita logica (Basso = 0 V indica conduzione, Alto = +12 V indica assenza di conduzione) |
| 3 |
Scudo |
Si collega a terra |
| 4 |
PCOM |
Comune di alimentazione 0 V CC |
| 5 |
CONSENSO |
Uscita logica (uguale al pin 2) |
| 6 |
NC |
Non connesso |
Nota:
P1A viene generalmente utilizzato per la connessione all'EHPA o al precedente EMCS.
P1B viene generalmente utilizzato per il collegamento al successivo EMCS (catena a margherita).
Entrambi i pin 2 e 5 su ciascun connettore forniscono la stessa uscita logica; è possibile utilizzarli entrambi oppure entrambi per la ridondanza.
2. Anelli in acciaio e sensori ad effetto Hall
Alla scheda IS200EMCSG1A sono fissati anelli in acciaio con gap. La linea degli autobus passa attraverso questi anelli. Quando la corrente scorre attraverso il bus, gli anelli concentrano il flusso magnetico, consentendo ai sensori ad effetto Hall montati negli spazi tra gli anelli di rilevarlo in modo affidabile. I due sensori sono montati in direzioni opposte, garantendo che, indipendentemente dalla direzione della corrente, almeno un sensore possa rilevarla.
3. Potenza e flusso del segnale
V. Installazione e sostituzione
1. Posizione di montaggio
La scheda IS200EMCSG1A è montata all'interno dell'armadio del modulo convertitore di potenza (PCM). L'EMCS per ciascun SCR si trova sopra il dissipatore di calore SCR associato, vicino alla parte anteriore dell'armadio. Le posizioni per ciascuna fase sono le seguenti:
Gamba positiva della fase A (SCR n. 1): in alto a sinistra
Gamba negativa di fase A (SCR n. 4): in alto a destra
Altre fasi seguono in modo simile.
2. Procedura di sostituzione
Importanti avvertenze di sicurezza:
La scheda EMCS si trova in un circuito ad alta tensione. L'alimentazione al sistema di eccitazione deve essere disattivata prima della sostituzione (per la riparazione online, assicurarsi che il PCM interessato sia diseccitato secondo le procedure di riparazione online).
Seguire le procedure complete di diseccitazione descritte nella Guida all'installazione e all'avvio (GEH-6631). Aderire a tutte le pratiche locali di lock-out/tag-out. Lasciare il tempo necessario affinché i condensatori si scarichino.
Utilizzare apparecchiature di test di sicurezza progettate per alte tensioni per verificare che i circuiti siano diseccitati prima di toccarli.
Attenersi alle precauzioni ESD (scariche elettrostatiche) quando si maneggia la scheda. Indossare una cinghia di messa a terra e riporre la scheda in borse antistatiche.
Passaggi di sostituzione:
Verificare lo spegnimento: assicurarsi che il sistema di eccitazione o il PCM interessato sia completamente diseccitato.
Apri lo sportello dell'armadietto: apre lo sportello dell'armadietto del PCM. Utilizzando apparecchiature di prova ad alta tensione, verificare che i circuiti siano diseccitati.
Rimuovere le coperture protettive: rimuovere la striscia di vetro e lo schermo in LEXAN® per accedere alla scheda EMCS da sostituire.
Rimuovi sezione autobus:
Scollegare i cavi:
Verificare che i cavi siano etichettati con il nome corretto del connettore (come indicato sulla scheda) per una facile riconnessione.
Stringere e staccare i connettori dei cavi P1A e P1B (se presenti) dalla scheda.
Rimuovere l'assieme EMCS:
Scheda separata:
Installa la nuova scheda:
Orientare la nuova scheda EMCS come l'originale e fissarla con gli anelli magnetici alla staffa di montaggio in plastica utilizzando le quattro viti.
Fare attenzione a non danneggiare i dispositivi sensore sull'EMCS.
Prima di serrare le viti, tenere gli anelli magnetici in modo da ridurre al minimo la distanza dai sensori.
Installa l'assieme:
Far scorrere il gruppo nuovamente nell'armadio e montarlo in posizione.
Assicurarsi che gli anelli magnetici non tocchino nessun bus esposto e che il tubo isolante sopra il bus sia posizionato correttamente per proteggere gli anelli.
Ricollegare i cavi: ricollegare i cavi P1A e P1B scollegati al passaggio 5.
Installa la sezione bus:
Ripristinare le coperture protettive: installare i pezzi in LEXAN e Glastic rimossi nel passaggio 3.
Ripristinare l'alimentazione: chiudere lo sportello dell'armadio del PCM, ripristinare l'alimentazione seguendo le procedure e testare il funzionamento.
