Gefran amplia la gamma di controllori di potenza GPC

I settori a elevata intensità termica — tra cui metallurgia, ceramica avanzata, produzione del vetro e lavorazioni chimiche — stanno attraversando una rapida elettrificazione volta a ridurre le emissioni dirette di gas serra Scope 1. La sostituzione dei tradizionali bruciatori a gas a combustibile fossile con elementi riscaldanti a resistenza elettrica o a induzione impone la gestione di carichi elettrici nettamente superiori lungo le reti di distribuzione degli stabilimenti. Nelle installazioni ad alta potenza, la gestione di megawatt di potenza termica richiedeva storicamente il collegamento in parallelo di più gruppi tiristori (SCR) di media capacità o la configurazione di ingombranti quadri elettrici modulari affiancati. Tale ingombro hardware frammentato aumenta i costi infrastrutturali dei quadri, complica il passaggio dei condotti sbarre trifase e moltiplica i punti di cablaggio di controllo. Inoltre, la gestione di elevati assorbimenti di corrente su banchi di riscaldamento resistivi caratterizzati da una bassa resistenza a freddo — come gli elementi in carburo di silicio (SiC), bisiliciuro di molibdeno (MoSi2) o grafite — genera violente correnti di spunto (inrush current), shock da cicli termici e distorsioni armoniche di rete che degradano la qualità della potenza se non controllate mediante algoritmi ad alta precisione con parzializzazione di fase (phase-angle) e treni d'onde (burst-firing). La risoluzione di queste criticità elettriche richiede controllori a stato solido integrati e ad alta densità di potenza, in grado di gestire correnti elevate all'interno di volumi fisici compatti.

Elevata densità di corrente e consolidamento del layout di quadro
Per soddisfare le esigenze elettriche del riscaldamento industriale su larga scala, Gefran ha ampliato la propria famiglia di controllori di potenza GPC introducendo i modelli da 720 A e 870 A, innalzando il limite superiore della piattaforma da 600 A fino a 870 A. Questa espansione dà vita a un'architettura di controllo di potenza unificata e scalabile, in grado di coprire correnti di carico continuo da 40 A a 870 A all'interno di un ambiente di configurazione comune.

Le elevate correnti nominali consentono ai costruttori di forni industriali, agli OEM e ai system integrator di gestire livelli di potenza superiori impiegando un minor numero di dispositivi discreti. Integrando gli stadi di potenza in singole unità, i progettisti possono semplificare lo schema elettrico generale e realizzare impianti di riscaldamento di maggiore entità senza dover ricorrere a complesse topologie di dispositivi in parallelo. Progettato per garantire un'elevata densità di potenza, il telaio della serie GPC offre un rapporto ingombro/potenza ottimizzato che consente di montare due unità GPC nel volume di quadro tradizionalmente occupato da un unico controllore di potenza SCR convenzionale. Questo layout compatto riduce l'ingombro a terra dei quadri di comando, abbatte i costi per il cablaggio interno e per l'infrastruttura di ventilazione, oltre a semplificare i progetti di revamping brownfield permettendo agli stabilimenti di incrementare la capacità termica installata senza dover ampliare le dimensioni degli armadi elettrici esistenti.

Applicazioni industriali target e scalabilità
I nuovi formati GPC da 720 A e 870 A sono stati sviluppati specificamente per ambienti termici multizona ad alta potenza. I principali campi di applicazione comprendono i forni industriali ad alta temperatura, le linee di trattamento termico e ricottura dei metalli, i riscaldatori elettrici a immersione e per gas di processo nel settore oil & gas, nonché complessi banchi termici multizona.

La standardizzazione su un'unica architettura di controllo da 40 A a 870 A garantisce continuità operativa ai team di ingegneria, snellendo la messa in servizio iniziale, la parametrizzazione e la manutenzione dell'impianto lungo l'intero ciclo di vita delle apparecchiature. Le soglie di corrente più elevate consentono agli impianti di pilotare elementi riscaldanti di dimensioni maggiori, governare banchi di riscaldamento multizona estesi e incrementare la produttività dei forni per rispettare rigide tempistiche di elettrificazione.

Contesto aggiuntivo
Questa sezione illustra specifiche tecniche e benchmark di mercato non inclusi nel comunicato stampa originale.

Nel riscaldamento elettrico industriale, disciplinato da standard internazionali quali la norma IEC 60947-4-3 (per controllori e contattori a semiconduttore in c.a. per carichi non motori) e la norma IEC 60519 (per la sicurezza negli impianti elettrotermici), i controllori di potenza a tiristori allo stato solido gestiscono l'erogazione della potenza impiegando differenti modalità di innesco. Queste includono la parzializzazione di fase (phase-angle), il passaggio per lo zero a treni d'onde (zero-crossing burst firing) e gli algoritmi di innesco a ciclo singolo o a semi-onda. Sebbene il controllo ad angolo di fase risulti essenziale per la gestione di carichi accoppiati a trasformatore e di elementi riscaldanti con marcato coefficiente termico di resistenza — come carburo di silicio o bisiliciuro di molibdeno, dove la resistenza a freddo è una frazione di quella a caldo —, esso genera fronti di salita ripidi di tensione e corrente che immettono armoniche di rete e degradano la qualità complessiva della potenza. I controllori a tiristori ad alta potenza compresi tra 700 A e 900 A integrano una logica di innesco digitale che combina la limitazione di corrente con soft-start e la sincronizzazione di fase ciclo per ciclo per prevenire la saturazione del trasformatore a monte. Inoltre, la dissipazione termica a 870 A richiede fusibili extrarapidi integrati per la protezione dei semiconduttori e sistemi di raffreddamento ad aria forzata su dissipatori a profilo estruso ad alta capacità, mantenendo la temperatura di giunzione dei tiristori interni costantemente al di sotto delle soglie di breakdown termico.

All'interno del mercato dei controllori di potenza e del riscaldamento elettrico industriale pesante, la serie ampliata GPC di Gefran si confronta direttamente con consolidate piattaforme a stato solido, tra cui le soluzioni modulari di Eurotherm e Watlow come le serie EPack ed EPower, le famiglie Thyro-A e Thyro-PX di Advanced Energy e le linee REVO e REVEX di CD Automation. Se da un lato piattaforme modulari come l'EPower di Watlow offrono moduli di potenza configurabili in campo e algoritmi software di load shedding su ingressi multicanale, i loro involucri fisici più ampi richiedono un notevole spazio orizzontale a pannello. Per contro, la serie Thyro-PX di Advanced Energy offre algoritmi avanzati per l'ottimizzazione del carico di rete e la compensazione delle armoniche, richiedendo tuttavia tool software specialistici durante la messa in servizio. Raddoppiando l'effettiva densità di potenza rispetto ai form factor standard di mercato e preservando la continuità hardware e di configurazione da 40 A a 870 A, Gefran posiziona la serie GPC come soluzione compatta e "drop-in" per i costruttori di macchine impegnati nel revamping di quadri elettrici e nella conversione di forni ad alta temperatura in cui il volume del quadro è strettamente vincolato.

A cura di Romila DSilva, Editor di Induportals, con assistenza AI.