6/25/2014
Ontwikkeling 10kVac - 2,5kW voeding
Introductie Plasma toepassing Ontwerp + Resultaten Partial Discharge
Nedap Light Controls
1
6/25/2014
Nedap Light Controls
Intelligent aansturen van gasontladingslampen tot 36kW
New York: Nedap leverde elektronica om 12.000 UV lampen met totaal vermogen van 2,9MW aan te sturen. Capaciteit: 8,3 miljard liter water per dag
Nedap Light Controls
2
6/25/2014
Curing application
Floor & door curing
Foto: Decorad
UT Wageningen / TNO Cold Plasma: Surface treatment Disinfection
Foto: TNO
Nedap Light Controls
3
6/25/2014
Toepassing Maan Plasma treater
Toepassing Maan Plasma technologie:
Nedap Light Controls
4
6/25/2014
Mogelijke toepassingen Ozon generatoren Corona units Desinfectie units Oppervlakte behandeling
Voorlopige datasheet
Nedap Light Controls
5
6/25/2014
Ontwerp strategie keuze: Nieuw design, geoptimaliseerd voor plasma Deels gebruik maken van bestaande onderdelen
Tijd Risico Kosten
Pilot serie 3kW lamp Driver + HS Transformator
+
Nedap Light Controls
6
6/25/2014
NEDAP 3kW LAMP DRIVER Mains
180-305V
Fuses Surge limiting Inrush current limiting Filtering Rectification
PFC Boost Converter
DCbus, 435VDC 8x 100uF/450V
Output Full bridge Inverter
Transformer 4XE55 500Vrms max. 3kW max. 40-200kHz
DCbus
Measurement circuits:
Control Control (Primary)
Control-interface optical isolation
Output voltage Output current
MODBUS
NEDAP PLASMA POWER DRIVER Mains
180-305V
Fuses Surge limiting Inrush current limiting Filtering Rectification
PFC Boost Converter
DCbus, 435VDC 8x 100uF/450V Full bridge Inverter
Series inductor 4XE55
Transformer Isolation UU93
HV-Out 8kVp max. 2,5kW max. 15-50kHz
DCbus
Measurement circuits: Control (Primary)
Control-interface optical isolation
Output voltage Output current
Control
Additional Analog Control Board & Intelligent Controls PhaseControl VoutPkControl PowerControl
MODBUS
DCbus
14V Auxiliary Power Supply
5V LED’s
Nedap Light Controls
7
6/25/2014
Modbus control
Plug and Play ! Instellen (uitgangsvermogen) Monitor uitgang (vermogen/Spanning/Stroom
Parallel ontwikkeling MODBUS besturing.
Nedap Light Controls
8
6/25/2014
Eerste opzet: Transformator 3xETD59 HV en seriespoel 3xEER4220
Eerste proto type: Het werkt ! Ontwerp Hoogspanningstransformator Optimaliseren vermogensregeling
Nedap Light Controls
9
6/25/2014
Test op vermogen 1275W samenstelling HV trafo’s -spoelen ETD59 HV + EER4220
η tot= 91.1%
Vout=3680V at 30.75kHz
Transformator UU93 en spoelen PQ50 290uH + EER4220 90uH.
η tot= 96.4%
Vout=3400Vrms at 38kHz.
Nedap Light Controls
10
6/25/2014
Keuze type transformator Kern
Wikkelhoogte Wh max, mm Dmaat
Ptrans flyback, Fcu 0.4
Ae, mm^2
Ve, cm^3
Wb max, mm
An, mm^2
Rth, °C/W
Totaal, mm
25kHz, deltaT 30°C, W
ETD59
11
932
PM62
12
417
368
365
4
570
270
PM74
14
700
12
790
442
UR42
18.2
9.5
UR46
24.4
88
11.6
23.7
UR48
17.4
215
40
53.8
UR55
19.6
418
78.6
51
UR57
26.9
171
27.9
32
UR59
25.5
210
39.7
43.8
UR64
36.1
147
27
36.2
2*B
104
11.8
22.2
Mat = N27
Keuze: UU93 ivm wikkelruimte, verkrijgbaarheid en prijs
Dikte isolatie: Materialen, b.v. aanbeveling Nomex, om voldoende levensduur te halen. Nasa: 400V/mm Normen b.v. EN61010.
Uit onderzoek: afhankelijk van de soort isolatie, moet de dikte van de isolatie 4.5 – 8mm zijn.
Nedap Light Controls
11
6/25/2014
Kruipweg: Nasa: 320V/mm Normen UL840 en EN61010: interpoleren tussen 8 en 10kVrms: 36 – 90mm afhankelijk van o.a. “pollution degree”. Luchtweg: Normen UL840 en EN61010 tot 12kVpk: 14mm resp. 24.7mm tot 11.2kVpk en 31.6mm tot 14kVpk
Standaard types toepasbaar ?
Nedap Light Controls
12
6/25/2014
Nedap Light Controls
13
6/25/2014
Nedap Light Controls
14
6/25/2014
Nedap HS transformator
Nedap HS transformator
Nedap Light Controls
15
6/25/2014
No. 1 cause of HV system failures due to: High Voltage insulation. Electrical insulation deterioration causes up to 90% of electrical failures of certain high voltage equipment. Source: IEEE
Partial Discharge (PD) Electrical discharge that occurs across a portion of the insulation between two conducting electrodes, without completely bridging the gap.
Nedap Light Controls
16
6/25/2014
Door resonantie: max. 14kVrms
PD zichtbaar bij V> 8kV Kabel specificatie: 12.7kVAC (=18kVpk)
Nedap Light Controls
17
6/25/2014
Nedap Light Controls
No.
Omschrijving
Geen PD bij kVpk
PD bij kVpk
1
Korte grijze kabel met ***** chassisdeel
5.3
5.6
2
Lange grijze kabel met ***** connector
7.4
7.8
3
No. 2 met leeg chassisdeel
5.0
4
No. 2 verbonden met no.1
5.4
5
Lange grijze kabel, geen connectors
7.2
7.8
6
Rode kabel
3.7
4.0
7
***********
5.1
5.5
8
Zwarte kabel met witte aderisolatie
2.7
3.2
18
6/25/2014
PD zichtbaar bij 8kVp
Kabel
Nedap Light Controls
(Specificatie connector 30kVdc)
PD spanning std, kVpk
PD spanning ingegoten, kVpk
Geen PD
Wel PD
Geen PD
Wel PD
Kabel A
7.2
7.8
16.9
18.1
Kabel B
5.1
5.5
16.1
16.4
19
6/25/2014
Nedap Light Controls
20
6/25/2014
Pilot-1
Ozone generator
Efficiënter Kleiner en lichter PF > 0,98 THD <5% Betere regeling
Nedap Light Controls
21
6/25/2014
www.nedap-lightcontrols.com
[email protected] Met dank aan: G. van Eerden en Nedap Light Controls R&D team. Maan Engineering, Raalte
Nedap Light Controls
22
