Das Wichtigste in Kürze
- Ein moderner IGBT-Mittelfrequenzumrichter liefert einen höheren Gesamtwirkungsgrad als der SCR-Umrichter und hält ihn über den gesamten Leistungsbereich.
- Er hält jederzeit einen Leistungsfaktor über 0,95, sodass die Kondensatorbänke, die eine SCR-Stromversorgung zur Korrektur braucht, nicht mehr nötig sind.
- Die Vollwellen-Dreiphasengleichrichtung bedeutet, dass keine Oberschwingungen ins Netz zurückgespeist werden, was benachbarte Geräte schützt.
- Die IGBT-Leistung bleibt konstant, unabhängig von Chargenvolumen oder Zustellungsverschleiß, mit zuverlässigem 100-%-Kaltstart auch bei Volllast.
- Ein Retrofit behält Ofenkörper, Spule und Betriebsinfrastruktur und ersetzt nur den Umrichter · ein Weg zu moderner Leistung mit geringerem Investitionsaufwand an installierten Anlagen.
Der Umrichter ist das Gehirn
Ein SCR-Ofen funktioniert weiterhin. Ein moderner IGBT-Umrichter lässt ihn weitaus besser arbeiten. Der Umrichter nimmt Netzstrom auf und formt ihn zu dem Mittelfrequenzstrom, den die Spule braucht. An älteren Öfen erledigt das ein SCR-Gerät, das die Leistung durch Anschneiden der Kurvenform steuert. Dieser Ansatz zieht einen schlechten Leistungsfaktor und speist Oberschwingungen ins Netz zurück.
Ein moderner IGBT-Mittelfrequenzumrichter gleichrichtet die gesamte Dreiphasenwelle und schaltet sie dann sauber. Das Ergebnis ist mehr nutzbare Leistung ins Metall, eine sauberere Versorgung und ein Ausgang, der bis zum letzten Abgießen konstant bleibt. Der Umrichter ist faktisch das Gehirn des Ofens, und ihn zu ersetzen verändert das Verhalten der gesamten Anlage.
Hinweis
Ein Retrofit behält Schmelzeinheit, Spule und Betriebsinfrastruktur und ersetzt nur den Umrichter. CIME macht das an installierten Anlagen und holt Leistungsfaktor, Wirkungsgrad und Kapazität zu einem Bruchteil der Kosten einer neuen Anlage zurück. Viele SCR-Öfen sind noch im Betrieb; heute sind alle neuen CIME-Umrichter IGBT-Geräte.
SCR gegen IGBT, direkt verglichen
Dieselbe Schmelzeinheit, zwei Wege, sie anzutreiben. SCR steuert die Leistung durch Anschneiden der Kurvenform; ein IGBT-Mittelfrequenzumrichter gleichrichtet die gesamte Dreiphasenwelle und schaltet sie sauber. Die praktischen Unterschiede zeigen sich bei Leistungsregelung, Leistungsfaktor, Netzsauberkeit und Kaltstartverhalten. Die CIME-Umrichterleistung reicht von 1 bis 10 MW.
Für die Spulenseite derselben Wirkungsgradfrage siehe UHE gegen UHP: Spulenauslegung. Für den IGBT-Umrichter selbst, einschließlich des SCR-Retrofit-Service, siehe die Seite IGBT-Leistungselektronik.
Die Schmelzeinheit bleibt, die Elektronik ändert sich.
Was ein Retrofit zurückholt
Konstante Leistung ist der stille Vorteil. Ein IGBT-Umrichter hält seinen Ausgang unabhängig davon, wie viel Metall im Tiegel ist und wie stark die Zustellung verschlissen ist, sodass die Schmelzzeiten über die gesamte Ofenreise vorhersehbar bleiben, statt abzufallen, wenn sich das Bad leert oder das Feuerfestmaterial dünner wird. Diese Stabilität zahlt sich auch bei Metallen mit geringer magnetischer Permeabilität aus: Edelstahl, Kupfer und Aluminium schmelzen schneller mit weniger abgebrannten Elementen, weil die Leistung zuverlässig einkoppelt, statt zu schwinden, wenn die Charge ihren Zustand ändert.
Weil der Leistungsfaktor über 0,95 bleibt, entfallen die Kondensatorbänke, die eine SCR-Anlage zur Korrektur braucht, ganz einfach.
Oberschwingungen entstehen vor allem dann, wenn der Gleichrichter zur Spannungsregelung anschneiden muss. Der SCR-Umrichter muss die Spannung über die Gleichrichterbrücke regeln, und die durch seinen Betrieb erzeugten Oberschwingungen stören das speisende Stromnetz und können andere daran angeschlossene elektrische Geräte beschädigen. Der IGBT-Mittelfrequenzumrichter dagegen braucht keinen Anschnitt, sondern eine Vollwellen-Dreiphasengleichrichtung. Die erzeugte Gleichspannung liegt daher stets auf ihrem Höchstwert. Der IGBT-Umrichter erzeugt somit keine Oberschwingungen und verringert die Belastung des elektrischen Netzes.
CIME ersetzt das bestehende SCR-Gerät am installierten Ofen durch einen modernen IGBT-Umrichter und holt Leistungsfaktor, Wirkungsgrad und Kapazität zurück: ein Weg mit geringerem Investitionsaufwand zu einer hocheffizienten, zukunftssicheren Anlage.
Kernaussage
Ein Retrofit ist kein Neuaufbau. Behalten Sie Ofenkörper, Spule und Werkstattlayout, ändern Sie nur das Gehirn, und Sie holen Leistungsfaktor, Wirkungsgrad und Kapazität an Anlagen zurück, die Ihnen bereits gehören.
Häufig gestellte Fragen
Kann ich bei einem Retrofit meinen bestehenden Ofenkörper und meine Spule behalten?
Ja. Ein Retrofit behält Ofenkörper, Spule und Betriebsinfrastruktur und ersetzt nur den Umrichter. CIME tauscht das bestehende SCR-Gerät am installierten Ofen gegen einen modernen IGBT-Umrichter und holt so Leistungsfaktor, Wirkungsgrad und Kapazität zu einem Bruchteil der Kosten einer neuen Anlage zurück.
Was holt ein IGBT-Umrichter gegenüber SCR zurück?
Ein IGBT-Mittelfrequenzumrichter arbeitet mit einem höheren Gesamtwirkungsgrad als ein SCR-Umrichter und hält zugleich einen Leistungsfaktor über 0,95, sodass Kondensatorbänke zur Korrektur nicht mehr nötig sind.
Warum bleibt die IGBT-Leistung konstant, wenn sich Charge oder Zustellung ändern?
Ein IGBT-Umrichter hält seine Ausgangsleistung unabhängig davon, wie viel Metall im Tiegel ist und wie stark die Zustellung verschlissen ist. Die Schmelzzeiten bleiben über die gesamte Ofenreise vorhersehbar, statt abzufallen, wenn sich das Bad leert oder das Feuerfestmaterial dünner wird, und der Kaltstart erreicht 100 % auch bei Volllast.
Quellen und Referenzen
- Foundry Trade Journal, Fachartikel über Stromversorgungen von Induktionsöfen, 2006.
- Cast Metal Times, IGBT-Mittelfrequenzumrichter in der Praxis des Tiegelofens, 2004.
- CIME S.r.l., interne Dokumentation zum Umrichter-Retrofit, Turin.