Płytka skalująca GE DS200NATOG2A ze sprzężeniem zwrotnym napięcia

DS200NATOG2A to płytka skalująca ze sprzężeniem zwrotnym napięcia zaprojektowana przez General Electric (GE) Motors & Industrial Systems dla systemów LCI (inwerter z komutacją obciążenia) i systemów sterowania mostkiem SCR. Należąca do serii NATO (Voltage Feedback Scaling Board) płytka ta należy do grupy G2 i reprezentuje wersję A. Służy jako kluczowy komponent w wysokonapięciowych systemach napędowych GE do precyzyjnego pomiaru i zapewniania sprzężenia zwrotnego napięć mostka SCR.

Podstawową funkcją płytki NATO do skalowania sprzężenia zwrotnego napięcia jest tłumienie sygnałów wysokiego napięcia prądu przemiennego (trójfazowego) i wysokiego napięcia prądu stałego (szyna dodatnia i ujemna) z mostka SCR do poziomów niskiego napięcia, które mogą być przetwarzane przez system sterowania, umożliwiając płytom sterującym na płycie montażowej VME dokładne uzyskanie sygnałów sprzężenia zwrotnego napięcia mostka. Płytka zawiera pięć identycznych, połączonych szeregowo ciągów precyzyjnych rezystorów, odpowiadających trójfazowym napięciom prądu przemiennego (fazy A, B, C) oraz dodatniemu i ujemnemu napięciu szyny DC. Wybierając różne wejściowe złącza stykowe i kombinacje zworek, płytkę można skonfigurować tak, aby obsługiwała różne poziomy napięcia wejściowego od 1200 V do 6900 V, zapewniając jednolite wyjście niskiego napięcia dla systemu sterowania.

Płytka DS200NATOG2A jest wersją grupy G2. Główną różnicą w stosunku do wersji G1 jest to, że wersja G2 wykorzystuje zworki drutowe do zastąpienia dwóch dolnych rezystorów w każdym ciągu rezystorów, redukując liczbę rezystorów w ciągu do czterech, dzięki czemu nadaje się do zastosowań o niższym napięciu. Płytka została zaprojektowana tak, aby spełniać wymagania środowisk przemysłowych wysokiego napięcia i charakteryzuje się następującymi cechami:

• Struny rezystorów o wysokiej precyzji: wykorzystują precyzyjne rezystory połączone szeregowo, aby zapewnić dokładność i stabilność tłumienia napięcia.

• Elastyczna konfiguracja napięcia: Obsługuje różne poziomy napięcia wejściowego od 1200 V do 6900 V poprzez kombinację złączy wtykowych i zworek przewodowych.

• Pięć niezależnych kanałów tłumiących: oddzielnie przetwarza trójfazowe napięcia prądu przemiennego oraz dodatnie/ujemne napięcia szyny DC, co daje w sumie pięć niezależnych kanałów.

• Ochrona przeciwprzepięciowa: Każde wyjście łańcucha rezystorów jest wyposażone w warystor z tlenku metalu (MOV), który zapobiega nadmiernemu napięciu wyjściowemu w przypadku odłączenia kabla wyjściowego.

• Kompaktowa konstrukcja: wysyła wszystkie tłumione sygnały napięciowe poprzez pojedyncze 20-pinowe złącze kabla taśmowego, co upraszcza okablowanie.

• Konstrukcja pasywna: Płyta nie zawiera bezpieczników, diod LED ani komponentów wymienianych przez użytkownika, co zapewnia wysoką niezawodność.

Produkt ten jest szeroko stosowany w systemach falowników z komutacją obciążenia LCI, napędach o zmiennej częstotliwości średniego i wysokiego napięcia, układach rozruchowych dużych silników synchronicznych i różnych zastosowaniach w energoelektronice przemysłowej wymagających precyzyjnego pomiaru napięcia mostka SCR.

II. Kluczowe funkcje

1. Tłumienie napięcia wysokiego napięcia

Podstawową funkcją płytki DS200NATOG2A jest tłumienie sygnałów wysokiego napięcia z mostka SCR do poziomów niskiego napięcia, które mogą być przetwarzane przez system sterowania. Płytka zawiera pięć precyzyjnych ciągów rezystorów, każdy odpowiadający jednemu sygnałowi napięcia wejściowego:

Współczynnik tłumienia każdego ciągu rezystorów jest konfigurowany poprzez wybór różnych kombinacji złączy wejściowych i kombinacji zworek, zapewniając, że sygnały wyjściowe mieszczą się w akceptowalnym zakresie systemu sterowania.

2. Elastyczna konfiguracja poziomu napięcia

Płyta DS200NATOG2A obsługuje konfigurację dla różnych poziomów napięcia wejściowego. Wybierając różne złącza wejściowe (Jx, JxA, JxB) i kombinacje zworek przewodów (WJ1-WJ10), płytka może obsługiwać następujące poziomy napięcia:

Wersja grupy G2 wykorzystuje zworki drutowe do zastąpienia dwóch dolnych rezystorów w każdym łańcuchu, zmniejszając liczbę rezystorów w ciągu z 6 do 4, dzięki czemu nadaje się do niższych poziomów napięcia, takich jak 4200 V, 2200 V i 1200 V.

3. Ochrona przeciwprzepięciowa

Każde wyjście łańcucha rezystorów jest połączone równolegle z warystorem z tlenku metalu (MOV). Jeśli wyjściowy kabel taśmowy zostanie odłączony, gdy obecne jest napięcie wejściowe, MOV zapobiega nadmiernemu wzrostowi napięcia wyjściowego, chroniąc dalsze obwody sterujące przed uszkodzeniem. Jeden koniec każdego MOV jest podłączony do złącza uziemiającego JG poprzez styki 2, 14 i 20 złącza JV.

4. Wyjście sygnału

Tłumione napięcia wyjściowe z pięciu ciągów rezystorów są wyprowadzane na płytę montażową VME (VBPL) za pośrednictwem pojedynczego 20-stykowego złącza kabla taśmowego JV. Przyporządkowanie pinów złącza JV jest następujące:

5. Projekt pasywny

Płytka DS200NATOG2A ma konstrukcję czysto pasywną, nie zawierającą bezpieczników, diod LED, regulowanych elementów ani części wymienianych przez użytkownika. Taka konstrukcja zwiększa niezawodność płyty i zmniejsza prawdopodobieństwo awarii. Jeśli jednak płyta ulegnie uszkodzeniu, należy ją wymienić jako kompletną jednostkę.

III. Architektura sprzętowa

1. Struktura Zarządu

Płytka DS200NATOG2A wykorzystuje standardową strukturę płytki drukowanej o uproszczonej konstrukcji, zawierającej tylko niezbędne obwody tłumiące wysokiego napięcia. Tablica zawiera:

• Pięć precyzyjnych ciągów rezystorów: Każdy ciąg składa się z wielu precyzyjnych rezystorów połączonych szeregowo.

• Złącza wejściowe Stab: łącznie 15 (3 na ciąg) do podłączenia sygnałów wejściowych wysokiego napięcia.

• Zworki przewodów: łącznie 10 (2 na ciąg) do konfiguracji poziomów napięcia grupy G2.

• Złącze wyjściowego kabla taśmowego JV: 20-stykowe złącze do wysyłania osłabionych sygnałów napięciowych.

• Warystory tlenku metalu: 5 (MV1-MV5), po jednym na łańcuch, zapewniające ochronę przed przepięciem.

• Punkty testowe: 5 (TP1-TP5) wyłącznie do fabrycznych testów niskiego napięcia.

2. Skład ciągu rezystorów

W wersji grupy G2 każdy ciąg zawiera 4 rezystory precyzyjne, przy czym pozycje dwóch dolnych rezystorów zastąpiono zworkami drutowymi. Biorąc za przykład ciąg A, rezystory R1-R4 są rezystorami skutecznymi, podczas gdy R5 i R6 są zastąpione mostkami drutowymi WJ1 i WJ2. Podobne ustalenia dotyczą pozostałych ciągów rezystorów.

3. Złącza typu Stab

Na płytce znajduje się 15 wejściowych złączy typu stab, podzielonych na pięć grup po trzy. Konwencja nazewnictwa i funkcje są następujące:

Uwaga: W przypadku kart grupy G2 dwa dolne rezystory zostały zastąpione zworami przewodowymi, więc rzeczywista liczba rezystorów jest zmniejszona, ale nazwa złączy wejściowych pozostaje niezmieniona.

4. Zworki drutowe

Płyta grupy G2 wykorzystuje 10 zworek przewodowych w celu zastąpienia dwóch dolnych rezystorów w każdym łańcuchu. Funkcje każdej zworki są następujące:

IV. Szczegółowy opis interfejsu

1. Złącze wyjściowe JV

JV to 20-pinowe złącze kabla taśmowego służące do wysyłania pięciu tłumionych sygnałów napięciowych do płyty bazowej VME (VBPL). Przypisanie pinów jest następujące:

2. Złącza wejściowe

Na płytce znajduje się 15 wejściowych złączy typu stab, podzielonych na pięć grup po trzy. Nazwy i funkcje każdego złącza są następujące:

Uwaga: W przypadku kart grupy G2 dwa dolne rezystory zostały zastąpione zworami przewodowymi, więc rzeczywista liczba rezystorów jest zmniejszona, ale nazwa złączy wejściowych pozostaje niezmieniona.

3. Zworki drutowe

Płyta grupy G2 wykorzystuje 10 zworek przewodowych w celu zastąpienia dwóch dolnych rezystorów w każdym łańcuchu. Funkcje każdej zworki są następujące:

V. Konfiguracja i ustawienia

1. Konfiguracja poziomu napięcia

Poziom napięcia karty DS200NATOG2A konfiguruje się, wybierając kombinację złączy wejściowych i zworek. W przypadku karty grupy G2 konfigurowalne poziomy napięcia i odpowiadające im metody konfiguracji są następujące:

2. Przykłady konfiguracji

Konfiguracja dla napięcia wejściowego 4200 V:

• Upewnij się, że wszystkie 10-przewodowe zworki (WJ1-WJ10) są zainstalowane.

• Do podłączenia zasilania wejściowego użyj złączy typu JxA (JAA, JBA, JCA, JDA, JEA).

• Każdy ciąg ma 4 rezystory, a napięcie wyjściowe wynosi około 1,820 V rms.

Konfiguracja dla napięcia wejściowego 2200 V:

• Upewnij się, że wszystkie 10-przewodowe zworki (WJ1-WJ10) są zainstalowane.

• Do podłączenia zasilania wejściowego użyj złączy typu JxA (JAA, JBA, JCA, JDA, JEA).

• Każdy ciąg ma 2 rezystory, a napięcie wyjściowe wynosi około 1,905 V rms.

Konfiguracja dla napięcia wejściowego 1200 V:

• Upewnij się, że wszystkie 10-przewodowe zworki (WJ1-WJ10) są zainstalowane.

• Do podłączenia zasilania wejściowego użyj złączy typu JxB (JAB, JBB, JCB, JDB, JEB).

• Każdy ciąg ma 2 rezystory, a napięcie wyjściowe wynosi około 2,075 V rms.

3. Rozważania dotyczące wymiany płyty

Podczas wymiany płytki NATO należy upewnić się, że ustawienia zworek na nowej płycie odpowiadają ustawieniom na wymienianej płycie. Ponieważ płytki grupy G1 i G2 mają różną konfigurację sprzętową (liczba rezystorów i ustawienia zworek), płytki zamienne muszą należeć do tej samej grupy.

VI. Instalacja i konserwacja

1. Miejsce montażu

Płytkę DS200NATOG2A instaluje się zazwyczaj w obszarze wysokiego napięcia w pobliżu mostka SCR, podłączając ją bezpośrednio do sygnałów wysokiego napięcia za pośrednictwem złączy statycznych oraz do płyty montażowej VME systemu sterowania za pomocą kabla taśmowego JV.

2. Kroki instalacji

1. Sprawdź, czy zasilanie jest wyłączone: Wyłącz zasilanie systemu, odczekaj kilka minut, aż kondensatory wysokonapięciowe rozładują się i użyj sprzętu do testowania wysokiego napięcia, aby sprawdzić, czy nie ma zasilania.

2. Otwórz drzwi szafki: Uzyskaj dostęp do obszaru drukowanej płytki okablowania.

3. Zlokalizuj pozycję montażową: Zidentyfikuj pozycję montażową płyty NATO.

4. Zamontuj płytkę: Wyrównaj płytkę NATO z wypustkami i zabezpiecz podkładkami zabezpieczającymi.

5. Podłącz kable wejściowe: Wybierz odpowiednie złącza wtykowe w zależności od konfiguracji i podłącz kable wejściowe wysokiego napięcia.

6. Podłącz kabel wyjściowy: Podłącz kabel taśmowy JV do płyty dystrybucyjnej i stanu bramki lub płyty montażowej VME.

7. Weryfikacja po włączeniu zasilania: Po zakończeniu instalacji należy przeprowadzić weryfikację po włączeniu zasilania zgodnie z procedurami uruchomienia systemu.

3. Kroki usuwania

1. Sprawdź, czy zasilanie jest wyłączone: Upewnij się, że system został odłączony od zasilania i wykonaj test, aby sprawdzić, czy nie ma zasilania.

2. Odłącz kable: Ostrożnie odłącz kabel taśmowy JV i wszystkie złącza wejściowe.

3. Usuń podkładki zabezpieczające: Usuń podkładki zabezpieczające mocujące deskę.

4. Usuń deskę: Trzymaj deskę poziomo i ostrożnie wyjmij ją obiema rękami.

4. Zalecenia dotyczące konserwacji

• Bezpieczeństwo związane z wysokim napięciem: Podczas konserwacji należy zawsze zwracać uwagę na zagrożenia związane z wysokim napięciem; nawet po wyłączeniu zasilania systemu kondensatory wysokonapięciowe mogą nadal utrzymywać ładunek.

• Środki ostrożności ESD: Podczas przenoszenia płyt należy zawsze nosić pasek uziemiający. Przechowuj deski w workach antystatycznych.

• Kontrola okresowa: Sprawdź, czy złącza wtykowe są dobrze zamocowane, a kable taśmowe są nienaruszone.

• Zarządzanie częściami zamiennymi: Zaleca się trzymanie na miejscu co najmniej jednej identycznej płytki NATO jako części zapasowej, aby zminimalizować przestoje.

VII. Aplikacje

Płytka skalująca ze sprzężeniem zwrotnym napięcia DS200NATOG2A jest szeroko stosowana w następujących zastosowaniach przemysłowych:

• Systemy inwerterów z komutacją obciążenia LCI: zapewniają precyzyjne sygnały sprzężenia zwrotnego napięcia dla mostków SCR.

• Przemienniki częstotliwości średniego i wysokiego napięcia: umożliwiają pomiar napięcia w przemiennikach o napięciu 4,16 kV i wyższym.

• Układy rozruchowe dużych silników synchronicznych: monitorują napięcie mostka podczas uruchamiania silnika.

• Układy rozruchowe turbin gazowych: Zapewniają sprzężenie zwrotne napięcia w rozrusznikach statycznych.

• Przemysłowe urządzenia energoelektroniczne: Różne zastosowania wymagające pomiaru wysokich napięć mostka SCR.