GE DS200NATOG2A Schaalbord voor spanningsfeedback

De DS200NATOG2A is een spanningsfeedback-schalingsbord ontworpen door General Electric (GE) Motors & Industrial Systems voor zijn LCI-systemen (Load Commutated Inverter) en SCR-brugbesturingssystemen. Dit bord behoort tot de NATO-serie (Voltage Feedback Scaling Board), maakt deel uit van de G2-groep en vertegenwoordigt revisie A. Het dient als een cruciaal onderdeel in GE-hoogspanningsaandrijfsystemen voor het nauwkeurig meten en geven van feedback van SCR-brugspanningen.

De primaire functie van de NATO Voltage Feedback Scaling Board is het verzwakken van de hoogspannings-AC (driefasig) en hoogspannings-DC-signalen (positieve en negatieve bus) van de SCR-brug naar laagspanningsniveaus die door het besturingssysteem kunnen worden verwerkt, waardoor de besturingskaarten op de VME-backplane de brugspanningsfeedbacksignalen nauwkeurig kunnen verwerven. Het bord bevat vijf identieke, in serie geschakelde reeksen precisieweerstanden, die overeenkomen met de driefasige wisselspanningen (fasen A, B, C) en de positieve en negatieve DC-busspanningen. Door verschillende ingangssteekconnectoren en draadjumpercombinaties te selecteren, kan de kaart worden geconfigureerd voor verschillende ingangsspanningsniveaus van 1200 V tot 6900 V, waardoor een uniforme laagspanningsuitgang naar het besturingssysteem wordt geleverd.

Het DS200NATOG2A-bord is de G2-groepsversie. Het belangrijkste verschil met de G1-versie is dat de G2-versie draadbruggen gebruikt om de onderste twee weerstanden in elke weerstandsreeks te vervangen, waardoor het aantal weerstanden per reeks wordt teruggebracht tot vier, waardoor deze geschikt is voor toepassingen met een lagere spanning. Het bord is ontworpen om te voldoen aan de eisen van industriële hoogspanningsomgevingen en beschikt over de volgende kenmerken:

• Zeer nauwkeurige weerstandsreeksen: maakt gebruik van precisieweerstanden die in serie zijn geschakeld om de nauwkeurigheid en stabiliteit van de spanningsverzwakking te garanderen.

• Flexibele spanningsconfiguratie: Ondersteunt verschillende ingangsspanningsniveaus van 1200 V tot 6900 V door combinaties van steekconnectoren en draadbruggen.

• Vijf onafhankelijke dempingskanalen: verwerkt driefasige AC-spanningen en positieve/negatieve DC-busspanningen afzonderlijk, wat in totaal vijf onafhankelijke kanalen oplevert.

• Overspanningsbeveiliging: Elke weerstandsreeksuitgang is uitgerust met een Metal Oxide Varistor (MOV) om overmatige uitgangsspanning te voorkomen als de uitgangskabel wordt losgekoppeld.

• Compact ontwerp: voert alle verzwakte spanningssignalen uit via een enkele 20-pins lintkabelconnector, waardoor de bedrading wordt vereenvoudigd.

• Passief ontwerp: het bord bevat geen zekeringen, LED's of door de gebruiker vervangbare componenten, wat een hoge betrouwbaarheid garandeert.

Dit product wordt veel gebruikt in LCI-last-gecommuteerde invertersystemen, midden- en hoogspanningsvariabele frequentieaandrijvingen, grote synchrone motorstartsystemen en diverse industriële vermogenselektronicatoepassingen die nauwkeurige SCR-brugspanningsmeting vereisen.

II. Sleutelfuncties

1. Verzwakking van hoogspanningsspanning

De kernfunctie van het DS200NATOG2A-bord is het verzwakken van hoogspanningssignalen van de SCR-brug naar laagspanningsniveaus die door het besturingssysteem kunnen worden verwerkt. Het bord bevat vijf precisieweerstandsreeksen, die elk overeenkomen met één ingangsspanningssignaal:

De verzwakkingsverhouding van elke weerstandsreeks wordt geconfigureerd door verschillende ingangssteekconnectoren en draadjumpercombinaties te selecteren, waardoor ervoor wordt gezorgd dat de uitgangssignalen binnen het acceptabele bereik van het besturingssysteem vallen.

2. Flexibele spanningsniveauconfiguratie

De DS200NATOG2A-kaart ondersteunt configuratie voor verschillende ingangsspanningsniveaus. Door verschillende ingangssteekconnectoren (Jx, JxA, JxB) en draadjumpercombinaties (WJ1-WJ10) te selecteren, is de kaart geschikt voor de volgende spanningsniveaus:

De G2-groepsversie maakt gebruik van draadbruggen om de onderste twee weerstanden in elke string te vervangen, waardoor het aantal weerstanden per string wordt teruggebracht van 6 naar 4, waardoor deze geschikt is voor lagere spanningsniveaus zoals 4200 V, 2200 V en 1200 V.

3. Overspanningsbeveiliging

Elke weerstandsreeksuitgang is parallel geschakeld met een metaaloxidevaristor (MOV). Als de uitgangslintkabel wordt losgekoppeld terwijl de ingangsspanning aanwezig is, voorkomt de MOV dat de uitgangsspanning buitensporig hoog wordt, waardoor stroomafwaartse stuurcircuits worden beschermd tegen schade. Eén uiteinde van elke MOV is verbonden met de grondsteekconnector JG via pinnen 2, 14 en 20 van de JV-connector.

4. Signaaluitvoer

De verzwakte uitgangsspanningen van de vijf weerstandsreeksen worden via een enkele 20-pins lintkabelconnector JV naar de VME-backplane (VBPL) uitgevoerd. De pintoewijzingen voor de JV-connector zijn als volgt:

5. Passief ontwerp

Het DS200NATOG2A-bord maakt gebruik van een puur passief ontwerp en bevat geen zekeringen, LED's, verstelbare componenten of door de gebruiker vervangbare onderdelen. Dit ontwerp verbetert de betrouwbaarheid van de kaart en verkleint de kans op falen. Als de printplaat echter defect raakt, moet deze als een compleet geheel worden vervangen.

III. Hardware-architectuur

1. Bestuursstructuur

De DS200NATOG2A-kaart maakt gebruik van een standaard printplaatstructuur met een vereenvoudigd ontwerp, die alleen de essentiële hoogspanningsverzwakkingscircuits bevat. Het bord bevat:

• Vijf precisieweerstandsreeksen: elke reeks bestaat uit meerdere in serie geschakelde precisieweerstanden.

• Input Stab-connectoren: 15 in totaal (3 per string) voor het aansluiten van hoogspanningsingangssignalen.

• Draadbruggen: 10 in totaal (2 per string) voor het configureren van G2-groepsspanningsniveaus.

• Uitgangslintkabelconnector JV: 20-pins connector voor het uitvoeren van verzwakte spanningssignalen.

• Metaaloxidevaristoren: 5 (MV1-MV5), één per string, voor bescherming tegen overspanning.

• Testpunten: 5 (TP1-TP5) alleen voor laagspanningstests in de fabriek.

2. Samenstelling van de weerstandsreeks

In de G2-groepsversie bevat elke string 4 precisieweerstanden, waarbij de posities van de onderste twee weerstanden zijn vervangen door draadbruggen. Als we String A als voorbeeld nemen, zijn de weerstanden R1-R4 de effectieve weerstanden, terwijl R5 en R6 worden vervangen door draadbruggen WJ1 en WJ2. Soortgelijke regelingen zijn van toepassing op de andere weerstandsreeksen.

3. Steekconnectoren

Het bord heeft 15 ingangssteekconnectoren, verdeeld in vijf groepen van drie. De naamgevingsconventie en functies zijn als volgt:

Opmerking: Voor G2-groepskaarten zijn de onderste twee weerstanden vervangen door draadbruggen, waardoor het werkelijke aantal weerstanden wordt verminderd, maar de naam van de ingangsconnector blijft ongewijzigd.

4. Draadbruggen

Het G2-groepsbord gebruikt 10 draadbruggen om de onderste twee weerstanden in elke string te vervangen. De functies van elke draadbrug zijn als volgt:

IV. Gedetailleerde interfacebeschrijving

1. JV-uitgangsconnector

JV is een 20-pins lintkabelconnector die wordt gebruikt om de vijf verzwakte spanningssignalen uit te voeren naar de VME-backplane (VBPL). Pintoewijzingen zijn als volgt:

2. Invoersteekconnectoren

Het bord heeft 15 ingangssteekconnectoren, verdeeld in vijf groepen van drie. De naam en functie van elke connector zijn als volgt:

Opmerking: Voor G2-groepskaarten zijn de onderste twee weerstanden vervangen door draadbruggen, waardoor het werkelijke aantal weerstanden wordt verminderd, maar de naam van de ingangsconnector blijft ongewijzigd.

3. Draadbruggen

Het G2-groepsbord gebruikt 10 draadbruggen om de onderste twee weerstanden in elke string te vervangen. De functies van elke draadbrug zijn als volgt:

V. Configuratie en instellingen

1. Configuratie spanningsniveau

Het spanningsniveau van de DS200NATOG2A-kaart wordt geconfigureerd door combinaties van ingangssteekconnectoren en draadjumpers te selecteren. Voor de G2-groepskaart zijn de configureerbare spanningsniveaus en bijbehorende configuratiemethoden als volgt:

2. Configuratievoorbeelden

Configureren voor 4200 V ingangsspanning:

• Zorg ervoor dat alle 10 draadjumpers (WJ1-WJ10) zijn geïnstalleerd.

• Gebruik JxA steekconnectoren (JAA, JBA, JCA, JDA, JEA) om de ingangsstroom aan te sluiten.

• Elke string heeft 4 weerstanden en de uitgangsspanning bedraagt ​​ongeveer 1,820 V rms.

Configureren voor 2200 V ingangsspanning:

• Zorg ervoor dat alle 10 draadjumpers (WJ1-WJ10) zijn geïnstalleerd.

• Gebruik JxA steekconnectoren (JAA, JBA, JCA, JDA, JEA) om de ingangsstroom aan te sluiten.

• Elke string heeft 2 weerstanden en de uitgangsspanning bedraagt ​​ongeveer 1,905 V rms.

Configureren voor 1200 V ingangsspanning:

• Zorg ervoor dat alle 10 draadjumpers (WJ1-WJ10) zijn geïnstalleerd.

• Gebruik JxB steekconnectoren (JAB, JBB, JCB, JDB, JEB) om de ingangsstroom aan te sluiten.

• Elke string heeft 2 weerstanden en de uitgangsspanning bedraagt ​​ongeveer 2,075 V rms.

3. Overwegingen bij vervanging van het bestuur

Wanneer u een NATO-bord vervangt, zorg er dan voor dat de draadjumperinstellingen op het nieuwe bord overeenkomen met die op het bord dat wordt vervangen. Omdat de G1- en G2-groepskaarten verschillende hardwareconfiguraties hebben (aantal weerstanden en draadbruginstellingen), moeten vervangende kaarten van dezelfde groep zijn.

VI. Installatie en onderhoud

1. Montagelocatie

Het DS200NATOG2A-bord wordt doorgaans geïnstalleerd in het hoogspanningsgebied nabij de SCR-brug en wordt rechtstreeks aangesloten op hoogspanningssignalen via steekconnectoren, en op de VME-backplane van het besturingssysteem via de JV-lintkabel.

2. Installatiestappen

1. Controleer of de stroom is uitgeschakeld: Schakel de systeemstroom uit, wacht enkele minuten totdat de hoogspanningscondensatoren zijn ontladen en gebruik hoogspanningstestapparatuur om te verifiëren dat er geen stroom aanwezig is.

2. Open kastdeur: toegang tot het gebied met de printplaat.

3. Lokaliseer de montagepositie: Identificeer de installatiepositie voor het NAVO-bord.

4. Installeer het bord: Lijn het NAVO-bord uit met de afstandhouders en zet het vast met borgringen.

5. Ingangskabels aansluiten: Selecteer de juiste steekconnectoren op basis van de configuratie en sluit de hoogspanningsingangskabels aan.

6. Uitgangskabel aansluiten: Sluit de JV-lintkabel aan op de poortdistributie en het statusbord of de VME-backplane.

7. Inschakelverificatie: Voer na voltooiing van de installatie een inschakelverificatie uit volgens de inbedrijfstellingsprocedures van het systeem.

3. Verwijderingsstappen

1. Controleer of de stroom is uitgeschakeld: Zorg ervoor dat het systeem spanningsvrij is en test of er geen stroom aanwezig is.

2. Kabels loskoppelen: Koppel voorzichtig de JV-lintkabel en alle ingangssteekconnectoren los.

3. Borgringen verwijderen: Verwijder de borgringen waarmee het bord is bevestigd.

4. Het bord verwijderen: Houd het bord waterpas en verwijder het voorzichtig met beide handen.

4. Onderhoudsaanbevelingen

• Hoogspanningsveiligheid: Houd tijdens onderhoud altijd rekening met hoogspanningsgevaren; zelfs nadat het systeem is uitgeschakeld, kunnen hoogspanningscondensatoren nog steeds lading behouden.

• ESD-voorzorgsmaatregelen: Draag altijd een aardingsband bij het hanteren van borden. Bewaar planken in antistatische zakken.

• Periodieke inspectie: Controleer of de steekconnectoren goed vastzitten en de lintkabels intact zijn.

• Beheer van reserveonderdelen: Het wordt aanbevolen om ten minste één identiek NAVO-bord ter plaatse te hebben als reserve om de uitvaltijd tot een minimum te beperken.

VII. Toepassingen

De DS200NATOG2A spanningsfeedback-schalingskaart wordt veel gebruikt in de volgende industriële toepassingen:

• LCI Load-Commutated Inverter Systems: Biedt nauwkeurige spanningsfeedbacksignalen voor SCR-bruggen.

• Frequentieregelaars met midden- en hoogspanning: Biedt spanningsmeting in 4,16 kV en hogere spanningsregelaars.

• Grote synchrone motorstartsystemen: bewaakt de brugspanning tijdens het starten van de motor.

• Gasturbinestartsystemen: Biedt spanningsfeedback in statische starters.

• Industriële vermogenselektronica-apparatuur: Diverse toepassingen waarbij het meten van hoge spanningen van de SCR-brug vereist is.