Fonte de alimentação DC GE DS200SDCIG2A

O DS200SDCIG2A é uma placa de fonte de alimentação e instrumentação CC projetada pela General Electric (GE) Drive Systems para seus inversores CC da série DC2000. Pertencente à série SDCI (Dc Power Supply and Instrumentation Board), esta placa faz parte do grupo G2 e representa a revisão A. É um componente crítico dentro do sistema de drive DC2000 DC, responsável pela conversão de energia, condicionamento de sinal e medição de instrumentação, e é adequada para aplicações de drive com tensões de entrada de até 600 V ac.

A função principal da fonte de alimentação CC SDCI e placa de instrumentação é converter a energia de entrada do transformador de potência de controle nas diversas fontes de alimentação lógicas exigidas pelo sistema de controle do inversor. Além disso, ele fornece circuitos de disparo SCR de armadura e medição e condicionamento de sinais de motores de linha CA e CC. Esta placa integra múltiplas funções, incluindo conversão de energia, medição de sinal e acionamento de gate, tornando-a um componente essencial para obter controle preciso e proteção confiável em sistemas de acionamento DC2000.

A versão G2 da placa SDCI difere da versão G1 principalmente porque não inclui um circuito excitador de campo interno e, em vez disso, foi projetada para uso com um excitador externo. Isso torna a versão G2 adequada para aplicações de inversores CC de alta potência que exigem correntes de campo mais altas ou configuração mais flexível. A placa DS200SDCIG2A foi projetada para atender às demandas de aplicações de acionamentos industriais e apresenta as seguintes características:

• Múltiplas saídas de energia: Fornece fontes de alimentação lógica de +5 V CC (4 A), ±15 V CC (0,4 A cada), ±24 V CC e 115 V CA (0,4 A).

• Circuito de disparo SCR de armadura: Aciona os transformadores de pulso de porta para os SCRs de armadura.

• Medição abrangente de sinal: Mede a corrente de armadura, a tensão de armadura, a corrente de campo, a corrente de linha CA, a magnitude da tensão de linha CA e a sequência de fases.

• Interface de excitador externo: Suporta conexão a um excitador de campo externo para atender aos requisitos de aplicações de alta potência.

• Jumpers de hardware configuráveis: Suporta configuração de diversas funções por meio de jumpers de hardware.

• Circuitos de proteção abrangentes: Vários fusíveis com indicadores de status para diagnósticos de falhas convenientes.

Este produto é amplamente utilizado em sistemas de acionamento CC de alta potência e aplicações de controle de acionamento industrial, particularmente em ambientes industriais de alta potência que exigem excitadores externos.

II. Funções principais

1. Múltiplas saídas de energia lógica

A placa DS200SDCIG2A converte a potência de entrada do transformador de potência de controle em múltiplas saídas CC e CA estáveis:

• +5 V CC, 4 A: Fornece alimentação operacional central para a placa de controle principal (SDCC) do sistema de controle do inversor.

• ±15 V CC, 0,4 A cada: Alimenta circuitos analógicos e circuitos de condicionamento de sinal.

• ±24 V CC: Fornece energia para relés e cargas externas.

• 115 V CA, 0,4 A: Fornece alimentação CA para dispositivos externos, como ventiladores de gabinete.

Todas as saídas de energia são protegidas com proteção contra sobrecorrente e o status do fusível é indicado por LEDs ou lâmpadas neon.

2. Interface do Excitador de Campo Externo

Ao contrário da versão G1, a versão G2 da placa SDCI não inclui um circuito excitador de campo interno e, em vez disso, foi projetada para uso com um excitador de campo externo. Isso permite que a versão G2 atenda aos requisitos de aplicações de inversores CC de alta potência que exigem correntes de campo mais altas ou configurações mais flexíveis. O excitador de campo externo se conecta à placa SDCI através da placa terminal apropriada, com sinais de controle e suporte de energia fornecidos pela placa SDCI.

3. Circuito de ativação SCR de armadura

A placa DS200SDCIG2A fornece circuitos para acionar os transformadores de pulso de porta para os SCRs da armadura. Ele faz interface com a placa de controle principal (SDCC) através do conector 1PL, recebendo sinais de disparo do SDCC e convertendo-os no nível de potência necessário para acionar as portas SCR.

4. Circuitos de Medição de Sinais e Instrumentação

A placa DS200SDCIG2A integra múltiplos circuitos de medição de sinal para monitorar as condições operacionais do sistema de acionamento:

• Medição de Corrente de Armadura: Mede a corrente de armadura através de um shunt.

• Medição de tensão de armadura: Mede a magnitude da tensão de armadura.

• Medição de Corrente de Campo: Mede a corrente de campo do motor (da excitatriz externa).

• Medição de corrente de linha CA: Mede a corrente de linha CA nas fases L1 e L3 por meio de transformadores de corrente CA (ACCTs).

• Medição da tensão da linha CA: Mede a magnitude da tensão da linha CA e a sequência de fases.

Esses sinais de medição são transmitidos para a placa de controle principal do SDCC através do conector 1PL para controle de malha fechada e funções de proteção.

5. Circuito de controle do contator MA

A placa DS200SDCIG2A inclui um circuito de controle do contator MA AC. O jumper de hardware JP2 é usado para configurar o atraso de queda do contator. Durante a operação normal, este circuito atrasa a abertura do contator CA para garantir que toda a corrente de carga foi extinta. O jumper JP2 fornece atraso de aproximadamente 100 ms (operação normal) ou atraso mínimo (teste de fabricação).

6. Circuito de controle do contator MD

A placa SDCI fornece uma saída de acionamento de contator MD. O jumper de hardware JP1 é usado para configurar a fonte de controle do contator MD:

• Posição 1-2: MD é controlado de forma independente pelo software MCP (operação normal).

• Posição 2-3: O hardware MD é escravo da operação MA.

7. Interface do transformador de corrente de linha CA

A placa DS200SDCIG2A utiliza a chave SW1 para selecionar a resistência de carga para os transformadores de corrente da linha CA, acomodando sistemas de acionamento com diferentes correntes nominais. As configurações SW1 de 16 posições são selecionadas com base na corrente CC nominal do inversor e na relação de espiras do TC, garantindo a operação correta da função de proteção de sobrecorrente instantânea CA (IOC). Quando a corrente secundária ACCT da linha principal excede 144 mA, os TCs são roteados através de TCs redutores de 10:1 na placa SHV/SHVM.

III. Arquitetura de hardware

1. Estrutura do Conselho

A placa DS200SDCIG2A utiliza uma estrutura de placa de circuito impresso padrão e é instalada no gabinete de controle do inversor, localizado atrás da placa de controle principal SDCC. O conselho inclui:

• Vários circuitos de alimentação: Fornecem saídas de +5 V, ±15 V, ±24 V CC e 115 V CA.

• Circuitos de medição de sinal: Para medir corrente de armadura, tensão, corrente de campo, corrente de linha CA e tensão de linha CA.

• Circuitos de acionamento de porta: Aciona os transformadores de pulso de porta SCR da armadura.

• Interface Excitadora Externa: Para conectar uma excitatriz de campo externa.

• Circuitos de Proteção: Múltiplos fusíveis (FU1-FU3, FU5, FU6).

• Indicadores de status: Lâmpadas neon (LT1, LT5, LT6) e LEDs (CR51, CR55).

• Componentes Configuráveis: Jumpers JP1, JP2 e chave SW1.

• Conectores múltiplos: 1PL, 2PL, 5PL, 1CPL, CNPL, CPTPL, FAPL, NPL, PPL, etc.

2. Principais diferenças da versão G1

3. Local de montagem

A placa DS200SDCIG2A é instalada no porta-placas do gabinete de controle do inversor, localizado atrás da placa de controle principal SDCC. Para substituir a placa SDCI, a placa SDCC deve ser levantada para frente para acessar a placa SDCI.

4. Descrição do conector

A placa DS200SDCIG2A inclui vários conectores para alimentação, sinais de controle e sinais de medição:

5. Fusíveis e Indicadores

4. Descrição detalhada da interface

1. Conector 1PL

O conector 1PL é a interface de comunicação primária entre a placa SDCI e a placa de controle principal SDCC, transmitindo:

• Sinais de status de energia (DPSEN)

• Sinais de feedback de corrente de fase (/IA, /IB, /IC)

• Sinais de realimentação de tensão (V(BA), V(CA), VDC)

• Sinal de sincronização de linha (LINESYN)

• Sinais de habilitação do gate drive (ENA, ENB, ENC)

• Sinais de falha (FAULT1, FAULT2)

• Sinal de reinicialização do sistema (/RST1)

2. Conector 2PL

O conector 2PL fornece entradas de energia da placa de alimentação para o SDCI, incluindo:

• /PSEN: sinal de habilitação da fonte de alimentação

• Alimentação de ±15 V CC, ±24 V CC e +5 V CC

• DCOM: fonte de alimentação comum

3. Conector 5PL

O conector 5PL se conecta à placa PCCA Power Connect, transmitindo sinais de pulso da porta SCR.

4. Conector 1CPL

O conector 1CPL se conecta a transformadores de corrente CA (ACCTs) nas fases L1 e L3, trazendo sinais de corrente secundária do CT para a placa SDCI.

5. Conectores CNPL, CPTPL, FAPL

Esses conectores fazem interface com dispositivos externos:

• CNPL: Saída de controle do contator MA

• CPTPL: Saída do transformador de potência de controle

• FAPL: Potência do ventilador

6. Conectores NPL, PPL

Esses conectores fazem interface com a porta e o cátodo do módulo SCR:

• NPL: cátodo e porta N2 SCR

• PPL: cátodo e portão P1 SCR

V. Configuração e definições

1. Configuração do jumper de hardware

O hardware configurável na placa SDCI inclui dois jumpers (JP1, JP2) e uma chave DIP (SW1):

2. Configurações da chave DIP SW1

SW1 seleciona a resistência de carga para os transformadores de corrente de linha CA. A configuração é baseada na corrente CC nominal do inversor e na relação de espiras do TC:

3. Considerações sobre substituição de fusíveis

• FU1: Fusível de alimentação 115 Vca. Se estiver queimado, verifique se há erros de fiação ou sobrecarga. Quando soprado e uma carga está conectada, a lâmpada neon LT1 acende.

• FU2: Fusível de alimentação de +24 V, +15 V, +5 V. Geralmente causado por curto-circuito acidental de +24 V. Se o fusível continuar queimando com 1PL, 2PL e 5PL desconectados, substitua a placa SDCI.

• FU3: Fusível de alimentação de -24 V, -15 V. Geralmente causado por curto-circuito acidental de -24 V. Se o fusível continuar queimando com 1PL, 2PL e 5PL desconectados, substitua a placa SDCI.

• FU5/FU6: Fusíveis do circuito relacionado à excitatriz externa. Se queimadas, as lâmpadas neon LT5/LT6 acendem. As possíveis causas incluem falha do excitador externo, curto-circuito ou falha na placa SDCI.

VI. Instalação e Manutenção

1. Local de montagem

A placa SDCI é instalada no porta-placas do gabinete de controle do inversor, localizado atrás da placa de controle principal SDCC. Para substituir a placa SDCI, a placa SDCC deve ser levantada para frente para acessar a placa SDCI.

2. Procedimento de Substituição

1. Desligar: Desligue a energia do inversor, aguarde alguns minutos para que os capacitores da fonte de alimentação sejam descarregados e teste para verificar se não há energia.

2. Abra a porta do gabinete: acesse a área da placa de fiação impressa, localizando a placa SDCC frontal.

3. Levante a placa SDCC: Puxe as travas em ambos os lados do gabinete, levante a placa SDCC e incline-a para frente para expor a placa SDCI.

4. Desconecte os cabos: Desconecte cuidadosamente todos os cabos. Para cabos planos, segure as laterais do conector do cabo e puxe com cuidado; para cabos com abas de puxar, puxe a aba com cuidado.

5. Solte os encaixes: Empurre os encaixes de plástico para remover a placa SDCI antiga.

6. Configurar nova placa: Defina todos os componentes configuráveis ​​(JP1, JP2, SW1) na nova placa nas mesmas posições da placa que está sendo substituída.

7. Instale a nova placa: Instale a nova placa SDCI, garantindo que todos os encaixes se encaixem na posição.

8. Reconecte os cabos: Reconecte todos os cabos conforme etiquetado, garantindo que estejam devidamente encaixados em ambas as extremidades.

9. Reinicialize a placa SDCC: Retorne a placa SDCC à sua posição e prenda as travas.

3. Recomendações de Manutenção

• Precauções ESD: Sempre use uma pulseira de aterramento ao manusear placas. Armazene as placas em sacos antiestáticos.

• Inspeção Periódica: Verifique os conectores quanto a folgas e os indicadores de status dos fusíveis para operação adequada.

• Inspeção da excitatriz externa: Verifique regularmente a conexão e o status operacional da excitatriz externa.

• Gerenciamento de peças sobressalentes: Recomenda-se manter pelo menos uma placa SDCI idêntica no local como sobressalente para minimizar o tempo de inatividade.

VII. Aplicações

A placa de fonte de alimentação e instrumentação DC DS200SDCIG2A é amplamente utilizada nas seguintes aplicações industriais:

• Sistemas de acionamento CC de alta potência DC2000: Fornece conversão de energia e funções de medição de sinal para acionamentos de motores CC de alta potência que requerem excitadores externos.

• Drives DC de alta potência: Adequados para aplicações de drives DC que exigem altas correntes de campo.

• Controle de Processo Industrial: Fornece potência de controle e medição de feedback em processos industriais que exigem acionamentos de motor CC de alta potência.

• Atualizações de sistema e projetos de modernização: Substitui placas de alimentação e instrumentação em sistemas de acionamento mais antigos, aumentando a confiabilidade do sistema.