Módulo IGCT ABB 5SHY 3545L0016 3BHB020720R0002 | 4500V 91MM

Módulo IGCT ABB 5SHY 3545L0016 - Semiconductor de Potencia de Alta Tensión para Accionamientos Industriales

El ABB 5SHY 3545L0016 (3BHB020720R0002) representa la avanzada tecnología de Tiristor Integrado con Conmutación de Puerta (IGCT) diseñada para aplicaciones exigentes de variadores de frecuencia de media tensión. Este módulo de potencia de 4500V y 91MM ofrece un rendimiento superior de conmutación y eficiencia térmica para sistemas de control de motores de varios megavatios en minería, marina, petróleo y gas, y sectores industriales pesados.

Especificaciones Técnicas

Resumen de la Tecnología IGCT

Capacidad de Conmutación Dura: La tecnología IGCT combina las bajas pérdidas de conducción de los tiristores con las características controlables de apagado de los IGBT, haciéndola ideal para aplicaciones de alta potencia donde la eficiencia y la fiabilidad son primordiales. El 5SHY 3545L0016 logra tiempos de apagado inferiores a 3 microsegundos, permitiendo frecuencias de conmutación PWM adecuadas para aplicaciones de accionamiento de motores.

Construcción Press-Pack: El diseño press-pack de 91MM proporciona un rendimiento térmico superior mediante el acoplamiento directo de silicio al disipador, eliminando fallos en los cables de unión comunes en paquetes de módulos. Esta construcción logra una resistencia térmica unión-a-carcasa inferior a 0.015 K/W, permitiendo operación continua a corriente nominal con un aumento mínimo de temperatura.

Arquitectura de Control de Puerta: Este módulo presenta un diseño actualizado de la unidad de puerta que utiliza comunicación por fibra óptica para inmunidad al ruido. El canal receptor acepta señales de disparo de puerta mientras que el canal transmisor (retroalimentación del estado del IGCT) permanece sin uso en configuraciones estándar, simplificando la integración del sistema en comparación con generaciones anteriores.

Aplicaciones de Variadores Industriales

Minería y Procesamiento de Minerales: Alimenta los accionamientos ACS6000 que controlan molinos SAG, molinos de bolas, sistemas de transporte y motores de trituradoras con potencias que van de 3MW a 30MW. La construcción robusta del IGCT soporta ambientes mineros adversos con polvo, vibraciones y variaciones extremas de temperatura.

Propulsión Marina: Permite el control de velocidad variable para motores de propulsión de grandes embarcaciones, propulsores de proa y accionamientos azimutales. La alta fiabilidad y tolerancia a fallos del módulo cumplen con los estrictos requisitos de las sociedades de clasificación marítima para aplicaciones críticas de seguridad.

Producción de Petróleo y Gas: Acciona compresores, bombas y arrancadores de turbinas de gas en plataformas offshore y plantas de procesamiento onshore donde los costos de inactividad superan $1M por día. Configuraciones redundantes de accionamiento que utilizan múltiples módulos IGCT aseguran operación continua.

Acero y Metales: Controla motores de laminadoras, electrodos de hornos de arco y sistemas de colada continua que requieren control preciso de torque y rápidas inversiones de velocidad. La capacidad de conmutación rápida del IGCT soporta operación dinámica en cuatro cuadrantes.

Cemento y Agregados: Gestiona los accionamientos de hornos, motores de trituradoras y sistemas de molinos de materia prima en plantas de cemento que operan 24/7 con ventanas mínimas de mantenimiento. La vida operativa del módulo de más de 20 años reduce el costo total de propiedad.

Integración con el Accionamiento ACS6000

El 5SHY 3545L0016 sirve como un módulo de potencia reemplazable en campo dentro de la plataforma de accionamientos de media tensión ACS6000 de ABB. El diseño press-pack permite el reemplazo en caliente durante mantenimiento programado sin drenar el sistema de refrigeración ni desenergizar módulos adyacentes. Las interfaces del controlador de puerta cumplen con la arquitectura de control propietaria de ABB, asegurando compatibilidad plug-and-play con los controladores de accionamiento existentes.

Requisitos del Sistema de Refrigeración: Opera con agua desionizada o mezclas de agua y glicol a caudales entre 6-10 litros/minuto por módulo. Rango de temperatura de entrada: 20°C a 50°C con una caída máxima de presión de 0.6 bar a través de la interfaz de refrigeración. Sensores de temperatura integrados permiten el monitoreo en tiempo real de la temperatura de unión para mantenimiento predictivo.

Coordinación de Protección: Funciona en conjunto con la detección de sobrecorriente a nivel de accionamiento, protección contra cortocircuitos y sistemas de gestión térmica. La capacidad inherente del IGCT para soportar cortocircuitos (10 microsegundos a 10 veces la corriente nominal) proporciona protección crítica durante condiciones de falla.

Ruta de Actualización y Compatibilidad

Este módulo reemplaza a las generaciones anteriores de IGCTs (3BHL000986P3105, 3BHB013085R0001) con una arquitectura mejorada de accionamiento de puerta. El cambio en la interfaz de fibra óptica requiere la verificación de la compatibilidad de la unidad de puerta durante instalaciones de retrofit. ABB proporciona guías de migración y soporte de puesta en marcha para actualizaciones de accionamientos que incorporan la nueva generación de IGCT.

Nota Importante: La unidad de puerta actualizada utiliza únicamente el canal de fibra óptica receptor para las señales de disparo. El canal transmisor (retroalimentación del estado del IGCT) no se utiliza en configuraciones estándar, simplificando el cableado en comparación con diseños anteriores que requerían comunicación bidireccional por fibra.

Aseguramiento de Calidad y Pruebas

Fabricado en la planta suiza de semiconductores de ABB bajo los sistemas de gestión de calidad ISO 9001 e ISO 14001, cada módulo IGCT se somete a pruebas eléctricas exhaustivas que incluyen:

• Caracterización de la caída de tensión directa a corriente nominal
• Verificación del umbral de disparo de puerta a lo largo del rango de temperatura
• Pruebas de capacidad de apagado bajo condiciones de carga inductiva
• Medición de impedancia térmica y validación de interfaz de enfriamiento
• Verificación de capacidad de bloqueo de alto voltaje (voltaje de prueba de 5000V)

La calificación de ciclos de potencia supera los 100,000 ciclos en condiciones nominales, asegurando una vida operativa de más de 20 años en sistemas de variadores debidamente mantenidos. Cada módulo se envía con certificados de prueba que documentan parámetros eléctricos y conformidad de calidad.

Instalación y puesta en marcha

La carcasa press-pack requiere una fuerza de apriete controlada entre 30-40 kN aplicada mediante hardware de montaje de precisión. Los procedimientos de instalación incluyen:

1. Aplicación de material de interfaz térmica (compuesto especificado por ABB)
2. Verificación de secuencia de torque usando herramientas calibradas
3. Prueba de presión del sistema de enfriamiento y verificación de flujo
4. Conexión de fibra óptica del controlador de puerta y validación de señal
5. Verificación de parámetros eléctricos post-instalación

Intervalos recomendados de inspección: inspección visual cada 12 meses, termografía cada 24 meses y verificación de parámetros eléctricos cada 36 meses o 50,000 horas de operación.

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