
Product Description
יחידת הפעלה ABB C755 AE105 - נהג שער IGCT מדויק למניעי ACS6000
יחידת ההפעלה ABB C755 AE105 (מספר חלק: 3BHB005243R0105) מייצגת רכיב אלקטרוניקה כוח קריטי שתוכנן לסדרת מנועי ה-ACS6000 של ABB במתח בינוני. מודול נהג השער השוויצרי הזה מספק פולסים מדויקים ל-IGCT (טריסטור משולב עם שער מתחלף) עם דיוק תזמון ברמת המיקרושנייה, ומאפשר החלפה אמינה של הספק גבוה במערכות מנועים תעשייתיות בטווח של 315 קילוואט עד 27 מגה-וואט.
זיהוי וסיווג מוצר
| תכונה | ערך |
|---|---|
| מספר חלק ABB | 3BHB005243R0105 |
| סימון סוג | S KU C755 AE105:GUSP |
| קטגוריית מוצר | יחידת הפעלה (מודול נהג IGCT) |
| פלטפורמת יישום | מניעים AC במתח בינוני ACS6000 |
| מחליף חלק ישן | HB005243R0105 (מיושן) |
| מקום ייצור | שווייץ (CH) |
| קוד מכס HS | 85049099 |
| מצב המוצר | חדש, אטום במפעל |
| כמות מינימלית להזמנה | 1 יחידה |
| משקל יחידה | 3.65 ק"ג |
סקירה פונקציונלית ועקרון פעולה
ארכיטקטורת נהג השער
יחידת השער C755 AE105 משתמשת בטופולוגיית נהג שער מבודד דו-ערוצי המותאמת במיוחד למודולי IGCT מסדרת 5SHY של ABB. כל ערוץ נהג כולל:
- קליטת אות סיבים אופטיים: כניסת פקודה מבודדת גלוונית מלוח בקרת המניע מבטלת הפרעות לולאת אדמה ומספקת בידוד מתח של >10 kV
- יצירת פולס שער זרם גבוה: מספקת זרמי שיא של 15-25A עם זמני עלייה מתחת ל-100ns להבטחת הפעלה מהירה של IGCT ומזעור אובדני החלפה
- אספקת הטיית שער שלילית: שומרת על הטיה הפוכה של -15V במצב כבוי למניעת הפעלה שגויה עקב טרנזיינטים של dv/dt ביישומים במתח גבוה
- הגנת דה-סאטורציה: מנטר את מתח הקולקטור-אמיטר של IGCT במהלך ההולכה לזיהוי קצר ומפעיל כיבוי מגן תוך 2-3 מיקרו-שניות
- משוב ניטור שער: מחזיר צורות גל של מתח וזרם השער למערכת הבקרה לניתוח אבחוני ואלגוריתמים של תחזוקה חזויה
ארכיטקטורת ספק הכוח
יחידת השער משלבת ממיר DC-DC מבודד רב-פלט שמפיק הספק ממסילת 24VDC העזר של המניע ומייצר:
- +15V @ 2A ללוגיקת נהג השער וקולטני סיבים אופטיים
- +20V @ 5A לפולסים חיוביים להנעת שער
- -15V @ 3A להטיית שער שלילית וזיהוי דה-סאטורציה
- מסילות עזר ±5V למעגלי עיבוד אותות אנלוגיים
כל הפלטים כוללים הגנה מפני זרם יתר עם קיפול חוזר וכיבוי תרמי למניעת נזק במצבי תקלה.
מפרטים חשמליים וביצועים
| פרמטר | מפרט |
|---|---|
| מתח כניסה (הספק עזר) | 24 VDC ±20% (19.2-28.8 VDC) |
| זרם כניסה (טיפוסי) | 3.5 A @ 24 VDC (צריכת חשמל כוללת של 84W) |
| זרם קלט (שיא) | 8 A במהלך אירועי פולס שער |
| מתח פלט פולס שער | +20 VDC (הפעלה), -15 VDC (כיבוי/הטיה) |
| זרם שיא פולס שער | 15-25 A (ניתן לכוונון באמצעות נגד חיצוני) |
| זמן עליית פולס שער | <100 ns (10%-90%) |
| זמן ירידת פולס שער | <150 ns (90%-10%) |
| תדירות פולס מקסימלית | 10 kHz (תדירות מתג PWM) |
| רוחב פולס מינימלי | 500 ns (הדק מובטח) |
| עיכוב הפצה | <200 ns (קלט סיב לאור לפלט שער) |
| התאמת השהייה (ערוץ לערוץ) | ±20 ns (קריטי להפעלה מקבילה של IGCT) |
| מתח בידוד (קלט-פלט) | 10 kV RMS (מבחן של 1 דקה לפי IEC 60664-1) |
| סף זיהוי דה-סייצ'ורציה | 9-11 VCE (ניתן לכוונון, טיפוסי 10V) |
| זמן תגובה לדה-סייצ'ורציה | <2 μs (מזיהוי תקלה עד כיבוי השער) |
| ממשק סיבים אופטיים | מחבר ST או SC, אורך גל 820 ננומטר, רגישות -20 עד +5 dBm |
| טווח טמפרטורת הפעלה | -10°C עד +60°C (טמפרטורת סביבה במיקום המודול) |
| טווח טמפרטורת אחסון | -40°C עד +85°C |
| סבילות ללחות | 5-95% לחות יחסית, ללא עיבוי |
| שיטת קירור | קונבקציה של אוויר מאולץ (משולב בזרימת האוויר של ארון המניע) |
| MTBF (זמן ממוצע בין תקלות) | >200,000 שעות @ 40°C סביבה (MIL-HDBK-217F) |
תאימות מערכת ונקודות אינטגרציה
פלטפורמות מניע תואמות
יחידת השער C755 AE105 מוסמכת במפעל לשימוש במשפחות המניעים הבאות של ABB:
- ACS6000: כל דירוגי ההספק מ-315 kW עד 27 MW, דרגות מתח 2.3 kV עד 11 kV
- ACS6000SD: וריאנטים מיוחדים למשימות ימית, מנופי כרייה ויישומי עמדות בדיקה
- ACS6000c: גרסאות ארון קומפקטיות להתקנות שדרוג
תאימות מודול IGCT
יחידת השער הזו מיועדת להנעת מודולי IGCT מסדרת ABB 5SHY הכוללים:
- 5SHY 3545L0010 (3.3 kV, 3600A)
- 5SHY 3545L0016 (4.5 kV, 2800A)
- 5SHY 4545L0001 (4.5 kV, 4500A)
- 5SHY 5045L0020 (6.5 kV, 3000A)
ערכי נגד השער חייבים להיבחר בהתאם לדף הנתונים הספציפי של מודול ה-IGCT (בדרך כלל 2-5Ω, סוג סליל חוט 10W).
דרישות ממשק בקרה
יחידת השער מקבלת פקודות ירי מלוח הבקרה הראשי של המניע (בדרך כלל SDCS-CON-2 או SDCS-CON-4) דרך קישורי סיבים אופטיים. כל יחידת שער דורשת:
- 2 משדרי סיבים אופטיים בלוח הבקרה (אחד לכל IGCT בתצורת חצי גשר)
- כבלי סיבים אופטיים: מולטימוד, ליבת 62.5/125 מיקרון, אורך מקסימלי 50 מטרים
- מתח עזר 24 וולט DC מספק כוח הבקרה של המנוע (מוגן בפיוז 10 אמפר לכל יחידת שער)
- חיבור משוב תקלה ללוגיקת ההגנה של המנוע (מגע יבש או יציאת אופטוקופלר)
תסריטי יישום תעשייתיים
1. דחיסת צינורות נפט וגז
תחנות הגברה בצינורות גז טבעי מפעילות מניעים ACS6000 עם יחידות שער C755 AE105 לדחיסת מדחסים צנטריפוגליים של 5-15 מגה-וואט הפועלים 24/7/365. הגנת דה-סאטורציה של יחידת השער הוכחה כחיונית במניעת תקלות קטסטרופליות במהלך נפילות מתח ברשת, שבהן זרם יתר רגעי ב-IGCT עלול להשמיד מודולי כוח בשווי מעל 500 אלף דולר. התקנות טיפוסיות כוללות 6-12 יחידות שער למנוע בטופולוגיות ממירי רמות מרובות.
2. מערכות מנופי מכרות
מנופי מכרות תת-קרקעיים דורשים בקרת מומנט מדויקת במהלך תאוצת הכלוב ובלימה רגנרטיבית מעומקים העולים על 2000 מטר. התאמת עיכוב בין ערוצים של פחות מ-20 ננו-שניות ב-C755 AE105 מבטיחה שיתוף זרם מאוזן בין IGCT מקבילים, ומונעת בריחה תרמית במערכות מנוע של 8-12 מגה-וואט הנפוצות במכרות פלטינה וזהב בדרום אפריקה. יחידות השער מוחלפות בדרך כלל כל 5-7 שנים כתחזוקה מונעת.
3. מנועי הנעה ימיים
אניות תענוגות ומובילי LNG משתמשים במניעים ACS6000SD (10-25 מגה-וואט) לפודי דחף אזימוט ומנועי הנעה ראשיים. בידוד סיבי האופטיקה של יחידת השער עמיד בסביבת EMI חמורה הנוצרת על ידי רדאר אנייתי, משדרי רדיו וציוד ריתוך. חשיפה לערפל מלח בחדרי מנועים מחייבת ציפוי קונפורמלי של לוחות המעגלים של יחידת השער, זמין כאופציה במפעל (קוד סיומת -CF).
4. מנועים משתני מהירות לטחנות מלט
טחנות מלט (3-8 מגה-וואט) נהנות מיכולת ה-ACS6000 לאופטימיזציה של מהירות הטחנה בהתבסס על קשיות החומר והתפלגות גודל החלקיקים. יחידות השער C755 AE105 פועלות בטמפרטורות סביבתיות של 50-55 מעלות צלזיוס עקב חום קרינתי של התנור, ודורשות זרימת אוויר מוגברת וקירור וכן תחזוקת מסנני אבק רבעונית לשמירה על אמינות.
5. דינמומטרים לעמדות בדיקה
תאי בדיקת מנועים לרכב ותעופה משתמשים במניעים ACS6000 במצב דינמומטר בארבע רבעים, הסופגים או מפעילים עד 15 מגה-וואט במהלך שלבי עומס מעבריים. יכולת תדר הפולס של יחידת השער ב-10 קילו הרץ מאפשרת בקרת מומנט ברוחב פס גבוה (>100 הרץ) החיונית לסימולציה של פרופילי תאוצה של כלי רכב אמיתיים ולתפיסת חריגות בעירה תת-שניות.
נהלי התקנה והחלפה
דרישות בטיחות לפני התקנה
אזהרה: יחידות השער פועלות בקרבה גבוהה לקבלים של קו מתח ישר גבוה (עד 11 קילו וולט) ויש לשרת אותן רק על ידי אנשי חשמל מוסמכים בהתאם לפרוטוקולי בטיחות קשת חשמלית של NFPA 70E. ציוד מגן אישי נדרש כולל:
- ביגוד מדורג נגד קשת חשמלית (דירוג מינימלי 40 קלוריות לסמ"ר)
- כפפות מבודדות מדורגות ל-11 קילו וולט (כיתה 3 ומעלה)
- מגן פנים עם הגנה מפני קשת חשמלית
- כלים וציוד בדיקה מדורגים למתח
נהלי נעילה/תיוג
- כבה את ההנעה במפסק הראשי והחל התקן נעילה
- המתן לפחות 15 דקות לפריקת קבל פס ה-DC (אמת פחות מ-50 VDC עם מד מתח מדורג)
- ארץ את פסי ה-DC באמצעות מערכת הארקה ניידת
- אמת שאין מתח על כל שלושת הטרמינלים של כניסת התלת-פאזי
- תייג את כל כבלי הסיבים האופטיים וכבלי הכוח המנותקים להתקנה מחדש
שלבי הסרת יחידת השער
- נתק את כבלי הסיבים האופטיים מחיבורי ST/SC (אחסן עם מכסי מגן למניעת זיהום)
- הסר את מחבר הכוח 24 VDC (בדרך כלל תקע Phoenix Contact MSTB 2.5/2-ST)
- נתק את כבל המשוב של התקלה מחסום הטרמינל
- הסר את כבלי יציאת השער למודולי ה-IGCT (שים לב לסימוני הקוטביות)
- פתח ארבעה ברגי M4 המתקנים את יחידת השער לגוף הקירור או למסילת DIN
- שלוף בזהירות את היחידה, תוך הימנעות ממגע עם רכיבי מתח גבוה סמוכים
התקנת יחידת שער חדשה
- בדוק את משטח ההרכבה לניקיון והחל תרכובת ממשק תרמית אם היחידה מותקנת על גוף קירור משותף
- מקם את יחידת השער החדשה והדק עם ברגי M4 (הדק למומנט של 1.2 Nm)
- חבר כבלי יציאת השער למודולי ה-IGCT, תוך שמירה על קוטביות נכונה (אדום = שער חיובי, שחור = שלילי/אמיטר)
- אמת שערכי ההתנגדות של השער תואמים לדרישות מודול ה-IGCT (עיין בתיעוד ההנעה)
- חבר מחדש את כבל המשוב של התקלה לטרמינל המיועד
- חבר ספק כוח 24 VDC (אמת את הקוטביות לפני הפעלת המתח)
- התקן כבלי סיבים אופטיים, תוך הבטחת ניקיון פני החיבורים (השתמש בערכת ניקוי סיבים אופטיים במידת הצורך)
- אמת את תקינות קישור הסיבים האופטיים באמצעות מד כוח אופטי (צפוי בין -20 ל+5 dBm)
הפעלה לאחר התקנה
- שחזר את ספק הכוח 24 VDC של הבקרה ואמת את נורות ה-LED של יחידת השער (ירוק = כוח תקין, ללא נורות תקלה אדומות)
- השתמש בתוכנת האבחון של הנהיגה לביצוע בדיקת עצמי של יחידת השער (מאמתת מעגלי דה-סאטורציה וקישורי סיבים)
- בצע בדיקת פולס שער במתח נמוך עם ניתוק IGCT מהמסלול DC (אימות צורת הפולס באוסצילוסקופ)
- שחזר את ספק הכוח הראשי של הנהיגה ובצע בדיקת סיבוב מנוע ללא עומס
- נטר את טמפרטורת יחידת השער במהלך תקופת הרצה של 30 דקות (צריכה להתייצב מתחת ל-50°C)
- תעד את תאריך ההתקנה, מספר סידורי ותוצאות הבדיקה ביומן תחזוקת הנהיגה
הליך פתרון תקלות ואבחון
מצבי כשל נפוצים & סיבות שורשיות
| תסמין | סיבה סבירה | בדיקת אבחון | פעולה מתקנת |
|---|---|---|---|
| תקלות בנהיגה עם אזעקת "כשל יחידת השער" | אובדן ספק כוח 24 VDC, פיוז כניסה שרוף | מדוד מתח בחיבור ספק הכוח של יחידת השער (צריך להיות 24 ±2 VDC) | בדוק את פיוזי ספק הכוח של הבקרה, אמת את תקינות החיווט, החלף את יחידת השער אם זוהתה תקלה פנימית |
| תקלות דה-סאטורציה לסירוגין | מודול IGCT פגום, ערך התנגדות שער שגוי, חיבורים רופפים של השער | תפיסת אוסצילוסקופ של מתח השער ו-VCE של IGCT במהלך אירוע תקלה | בדוק את סיומות כבל השער, אמת את ערך ההתנגדות של השער, החלף IGCT אם VCE עולה על 10V במהלך הולכה רגילה |
| לא נצפו פולסי שער | כבל סיב אופטי שבור, מחבר סיב מזוהם, מקלט סיב נכשל | בדיקת מד הספק אופטי בקלט סיב יחידת השער (צריך להראות -20 עד +5 dBm) | נקה או החלף כבלי סיב אופטי, אמת פעולה של המשדר בלוח הבקרה, החלף יחידת שער אם המקלט נכשל |
| חימום יתר של יחידת השער (>70°C) | זרימת אוויר לקרור לא מספקת, טמפרטורת סביבה גבוהה, תדר החלפה גבוה מדי | סריקת הדמיית חום, מדידת מהירות זרימת אוויר במיקום יחידת השער | נקה מסנני אוויר במארז, אמת שהמאווררים פועלים, הפחת תדר PWM אם היישום מאפשר זאת |
| זרמי IGCT לא סימטריים במודולים במקביל | אי התאמת תזמון פולס שער בין הערוצים, התנגדויות שער לא שוות | השוואת אוסצילוסקופ דו-ערוצי של זמני עליית פולס השער (צריכים להתאים בטווח ±20 ננו-שניות) | החלף יחידת שער אם אי התאמת תזמון חורגת מהמפרט, אמת שכל נגדות השער הן בעלות ערך וסוג זהים |
לוח זמנים לתחזוקה מונעת
- רבעוני: בדיקה ויזואלית להצטברות אבק, אימות מצב LED, בדיקת ניתוב כבל סיב אופטי לנזקים
- שנתי: סקר הדמיית חום, מדידת הספק קישור סיב אופטי, אימות צורת גל פולס השער באמצעות אוסצילוסקופ
- כל 3 שנים: החלף קבלים אלקטרוליטיים בספק הכוח של יחידת השער (מניעתי, לפני תום חיי השירות)
- כל 5-7 שנים: שקול החלפה מלאה של יחידת השער כחלק מתיקון יסודי של המניע (חיי שירות טיפוסיים ביישומים עם עבודה רציפה)
אסטרטגיית חלקי חילוף ותכנון מלאי
הערכת קריטיות
יחידות שער מסווגות כחלקי חילוף קריטיים למניעים ACS6000 עקב:
- מצב כשל בנקודה אחת (יחידת שער אחת שנכשלה משביתת את כל המניע)
- זמן אספקה טיפוסי של 8-12 שבועות להזמנות במפעל (פריט שאינו במלאי)
- עלות גבוהה של השבתת ייצור בתעשיות תהליכים רציפים (50,000-500,000 דולר ליום)
מלאי חלפים מומלץ
| סוג התקנה | מספר מנועים | כמות חלפים מומלצת |
|---|---|---|
| מנוע קריטי יחיד (ללא רדונדנס) | 1 | 2 יחידות שער (חלף מותקן אחד + גיבוי חירום אחד) |
| מספר מנועים עם מאגר חלפים משותף | 2-5 | 3-4 יחידות שער (מכסה כשלונות בו זמנית + זמן תיקון) |
| התקנה גדולה (מעל 5 מנועים) | 6-20 | 10% מהבסיס המותקן + מינימום 2 (כיסוי שיעור כשל סטטיסטי) |
דרישות אחסון
יש לאחסן יחידות שער ב:
- סביבה מבוקרת אקלים (15-25°C, לחות יחסית פחות מ-60%)
- אריזת אנטי-סטטית מקורית עם שקיות סופחות לחות
- כיוון אנכי למניעת עיוות לוח המעגלים המודפס (PCB)
- הרחק משדות מגנטיים חזקים ומקורות רטט
תוחלת חיים על המדף היא מעל 10 שנים אם תנאי האחסון נשמרים. יש לבצע בדיקת פונקציונליות לפני התקנת יחידות שאוחסנו מעל 5 שנים.
תיעוד טכני ומשאבי תמיכה
תיעוד זמין
- מדריך התקנה: הוראות הרכבה מפורטות, דיאגרמות חיווט ואמצעי זהירות בטיחותיים (מסמך מס': 3BHB005243-IM)
- גיליון נתונים טכני: מפרטים חשמליים מלאים, דיאגרמות תזמון ועקומות ביצועים
- הערת יישום AN-6000-GU: מדריך לבחירת יחידת שער למודולי IGCT שונים ותצורות מנוע
- הודעת שירות SB-2023-15: הליך שדרוג בשטח לקושחה משופרת לזיהוי דה-סאטורציה (אם רלוונטי)
- קטלוג חלקי חילוף: מדריך השוואתי ליחידות שער תואמות בין דורות מנועי ACS6000
הכשרה במפעל והסמכה
ABB מציעה קורסי הכשרה מיוחדים לאנשי תחזוקת מנועי ACS6000:
- קורס MV-101: יסודות מנועי מתח בינוני (3 ימים, דרישה מוקדמת לקורסים מתקדמים)
- קורס MV-305: פתרון תקלות באלקטרוניקת כוח ACS6000 (5 ימים, כולל אבחון מעשי של יחידות שער)
- קורס MV-401: טכנולוגיית IGCT ותאוריית דרייבר שער (2 ימים, העמקה ברמת הנדסה)
פנו ל-ABB University או למרכזי ההכשרה המורשים ללוחות זמנים והרשמה לקורסים.
תמיכה הנדסית
לשאלות ספציפיות ליישום, הערכות תאימות לשדרוג, או תמיכה בניתוח תקלות, פנו אל:
- קו חירום לשירות ABB Drives: זמין 24/7 לתקלות קריטיות במנועים
- מהנדסי יישומים אזוריים: ייעוץ לפני מכירה ובחינת עיצוב מערכת
- שירותי תיקון במפעל: שיפוץ ובדיקת יחידת השער (זמן טיפול טיפוסי 2-3 שבועות)
אבטחת איכות וכיסוי אחריות
תקני איכות ייצור
כל יחידות השער C755 AE105 מיוצרות במתקן של ABB המוסמך ISO 9001:2015 בבאדן, שווייץ, עם:
- בדיקה אופטית אוטומטית 100% (AOI) של הרכבות PCB
- בדיקת מעגל (ICT) של כל מסילות אספקת הכוח ומעגלי ההגנה
- בדיקה פונקציונלית עם עומס IGCT מדומה בתדירות פולס מדורגת
- בדיקת בידוד מתח גבוה (10 קילו-וולט למשך 60 שניות)
- מחזורי טמפרטורה (-40°C עד +85°C, 10 מחזורים) לסינון כשלי תמותת תינוקות
- בדיקה סופית וסידור סידורי עם מעקב קוד QR
תנאי אחריות
כיסוי הערבות הסטנדרטי הוא 24 חודשים מתאריך המשלוח או 18 חודשים מההתקנה (המוקדם מביניהם), הכולל:
- פגמים בחומרים ובעבודת יד בתנאי תפעול רגילים
- אי עמידה במפרטים החשמליים שפורסמו
- כשל מוקדם של רכיבים (למעט פריטי בלאי כמו קבלים אלקטרוליטיים לאחר 5 שנים)
החרגות בערבות
הערבות מבוטלת אם הנזק נגרם מ:
- תפעול מחוץ למתח, טמפרטורה או מגבלות סביבתיות שצוינו
- התקנה שגויה, שגיאות בחיווט, או שימוש בהתנגדויות שער שאינן של ABB
- פגיעות ברק, עליות מתח או אירועי כוח עליון אחרים
- שינויים או תיקונים בלתי מורשים על ידי צוות שאינו של ABB
- אי-ציות להליכים מומלצים לתחזוקה
הסכמי שירות מורחבים
ABB מציעה אחריות מורחבת וחוזי שירות הכוללים:
- אחריות מורחבת: כיסוי עד 5 שנים עם בדיקות תחזוקה מונעת שנתיות
- תוכנית החלפה מתקדמת: משלוח יחידות שער חלופיות ביום העסקים הבא ליישומים קריטיים
- ניהול מחזור חיים: ניטור יזום של התיישנות ותכנון מסלול שדרוג להתקנות ACS6000 מתיישנות
זמינות ולוגיסטיקה גלובלית
מיקומי מלאי
יחידת השער הזו מאוחסנת במרכזי הפצה של ABB הבאים למשלוח מזורז:
- FIPSEEXPU: פינלנד (אירופה, המזרח התיכון, אפריקה)
- שירותי Drive בארה"ב: ארצות הברית (צפון אמריקה)
- SGRDC002EXPU: סינגפור (אסיה-פסיפיק)
- CNIAB001EXPU: סין (אזור סין הגדולה)
- SGIND002EXPU: סינגפור (הודו, דרום-מזרח אסיה)
- AUABB024EXPU: אוסטרליה (אוקיאניה)
זמני אספקה ומשלוח
- פריטים במלאי: 3-5 ימי עסקים (משלוח אקספרס זמין)
- פריטים שאינם במלאי: 8-12 שבועות (זמן ייצור במפעל)
- הזמנות חירום: פנה ל-ABB לייצור מזורז (חלים חיובים פרימיום)
ציות לייצוא
מוצר זה עשוי להיות כפוף לתקנות בקרה על יצוא:
- סיווג ECCN: EAR99 (תקנות ניהול הייצוא של ארה"ב)
- הגבלות שימוש כפול: אמת תאימות לשימוש סופי ולמשתמש סופי למשלוחים למדינות תחת אמברגו
- תיעוד: חשבונית מסחרית, רשימת אריזה ותעודת מקור נמסרים עם כל משלוח בינלאומי