中外工業(yè)匯聚WENGLOR UC66PA3
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Vickers F3ECT10B10TB
從自動駕駛汽車到飛機再到工廠車間，電氣化和自動化的進步正在迅速改變我們的世界。由于性能和可靠性的提高，以及總壽命成本的降低，以前的手動、機械或混合系統正在向全自動化和電氣化方向發(fā)展。事實上，我們正處于聚焦于自動化和智能監(jiān)控的第四次工業(yè)革命，也稱為工業(yè)4.0時代。隨著電氣化革命的全面展開，高壓系統在實現更高的效率和性能方面的作用越來越突出。在高壓系統中，信號和電源隔離有助于保護人員和關鍵電路免受高壓交流或直流電源和負載的影響。隨著系統集成了更多的電氣功能，人們目前正在努力進一步縮小這些系統的體積。在縮小體積的同時如何降低系統成本和設計復雜度，并維持系統的高性能，對工程師來講是一個全新的挑戰(zhàn)。
電流檢測通常用于高壓系統中的過電流保護、監(jiān)控和診斷以及閉環(huán)控制。電流檢測通常需要高精度的負載監(jiān)測和控制，以較大限度地提高效率。例如，功率因數校正電路需要精確地檢測交流電流，以提高系統效率并監(jiān)控能耗。高壓電機還需要精確的電機相線電流感測，以便精確控制電機的扭矩。由于每個系統的特性會有許多不同的要求，本文將重點介紹如何為您的高壓應用選擇合適的電流檢測技術。
在高壓應用中測量電流的三個主要選擇是使用基于分流電阻的隔離放大器、閉環(huán)霍爾效應電流傳感器或開環(huán)霍爾效應電流傳感器。隔離式電流傳感器和閉環(huán)霍爾效應電流傳感器具有較高的精度和隔離度，但它們比開環(huán)霍爾效應電流傳感器更昂貴、體積更大。因此，如果高精度是您的首要考慮因素，那么這兩種方法中的任何一種都可以滿足您的需求。如果尺寸和成本對您的設計至關重要，則開環(huán)霍爾效應電流傳感器可能是您的。如表1所述，它們可以在簡單、小尺寸的情況下實現高壓隔離測量，且不需要外部元件，但是傳統的開環(huán)霍爾電流傳感器隨時間和溫度漂移很大，這就限制了它們的精度。
TI新的TMCS1100零漂移霍爾效應電流傳感器解決了這個問題--這是TI開環(huán)霍爾效應電流傳感器，很好地實現了精度、體積和成本的平衡。它的零點漂移架構、實時靈敏度補償和可靠的3-kV隔離，可在高壓系統中隨時間和溫度提供一致、準確的測量結果。TMCS1100提供小于1%的總誤差電流測量，其零漂移高精度信號鏈結構改善了器件溫漂，并且不再需要額外的多點校準。此外，這種精度使系統的效率更高，從而實現更精確的控制，同時將需要高精度隔離電流測量的設計復雜性降至較低，如圖2所示。此外，TMCS1100在電流路徑和電路之間提供600-V基本工作隔離和3-kV介質隔離。
您可以在"高精度霍爾電流傳感器助力功率系統的性能和效率提升"中進一步了解更多這種基于磁的電流感測方法的優(yōu)點，包括更高的精度、更低的漂移和可靠的3-kV隔離隨著鋰離子電池在無人機、電動汽車(EV)和太陽能儲能等領域的應用日益增多，電池制造商也在利用現代技術和化學成分來推動電池測試和制造能力的極限。
如今，每一塊電池無論大小，性能和壽命都是在制造過程中決定的，測試設備都是針對特定電池設計的。然而，由于鋰離子電池市場涵蓋了所有的形狀和容量，因此很難創(chuàng)建一種單個、集成的測試儀，可以處理不同的容量、電流和物理形狀，并具有所需的準確度和精度。
鑒于對鋰離子電池的需求越來越多樣化，因此我們迫切需要高性能、靈活的測試解決方案，從而大限度地權衡利弊并實現成本效益。
如今，鋰離子電池具有多種尺寸、電壓和應用范圍，而這項技術剛投入市場時并未實現。鋰離子電池初設計用于相對較小的設備，如筆記本電腦、手機和其他便攜式電子設備等?，F在，它們的外形尺寸大了很多，如電動汽車和太陽能電池存儲。這意味著更大的串并聯電池組具有更高的電壓和更大的容量，物理體積也更大。例如，一些電動汽車的電池組可以配置多達100個串聯和超過50個并聯配置。堆疊電池并不是什么新事物，普通筆記本電腦中的典型可充電鋰離子電池組由多個電池串聯，但由于電池組體積更大，測試變得更加復雜，可能會影響整體性能。為了使整個電池組的性能達到佳水平，每塊電池必須與其相鄰電池幾乎相同。電池會相互影響，因此如果某一系列中的一塊電池容量較低，電池組中的其他電池都將低于佳狀態(tài)，因為它們的容量會被電池監(jiān)測和再平衡系統降級，以匹配性能的電池。正所謂一顆老鼠屎壞了一鍋粥。
充放電循環(huán)進一步說明了單塊電池如何降低整個電池組的性能。電池組中容量的電池將以快的速度降低其充電狀態(tài)，導致電壓水平不安全，導致整個電池組無法再放電。等到電池組充電時，容量的電池會先充滿電，其余的電池不會進一步充電。在電動汽車中，這會導致有效的整體可用電池組容量減少，從而降低車輛的續(xù)航里程。此外，低容量電池的退化也會加速，因為在安全保護措施起效前，它就在充電和放電結束時達到了過高的電壓。無論是何種終端設備，電池組中的電池以串聯和并聯方式堆疊得越多，問題就越嚴重。顯而易見的解決方案是確保每塊電池的制造*相同，并將相同的電池組合在同一個電池組中。但是，由于電池阻抗和容量固有的制造工藝差異化，測試變得至關重要--不僅要排除有缺陷的部件，而且要分清哪些電池相同，要放在哪些電池組中。除此之外，電池在制作過程中的充放電曲線對其特性有很大的影響，并且是不斷變化的。
為什么現代鋰離子電池帶來了新的測試挑戰(zhàn)？電池測試并非什么新事物，但自從其問世以來，鋰離子電池給測試設備的精度、生產量和電路板密度帶來了新的壓力。鋰離子電池十分*，因為它們具有極為密集的儲能容量，如果充電和放電不當，可能會引起火災和爆炸。在制造和測試過程中，這種儲能技術要求非常高的精度，而許多新興應用進一步加劇了這一要求。就形狀、尺寸、容量和化學成分而言，鋰離子電池的種類更為廣泛，反之其也會影響測試設備，因為它們需要確保準確遵循正確的充放電曲線，從而達到大的存儲容量、可靠性和質量。由于并沒有一種尺寸適合所有的電池，因此為不同的鋰離子電池選擇合適的測試設備和不同的制造商會增加測試成本。此外，不斷的產業(yè)創(chuàng)新意味著不斷變化的充放電曲線進一步優(yōu)化，使電池測試儀成為新電池技術的重要發(fā)展工具。不管鋰離子電池的化學和機械性質如何，在其制造過程中有無數種充放電方法，這使得電池制造商向電池測試儀施加壓力，要求它們具備*的測試功能。
精度顯然是一項能力，它不僅僅意味著能夠將大電流控制精度保持在非常低的水平，還包括在充電和放電模式之間以及在不同電流水平之間非?？焖偾袚Q的能力。這些要求的產生不僅僅是因為需要大量生產具有一致特性和質量的鋰離子電池所驅動，電池制造商還希望將測試過程和設備用作為創(chuàng)新工具，使其在市場上創(chuàng)造競爭優(yōu)勢，例如修改充電算法以提高容量。盡管對不同類型的電池需要進行各種各樣的測試，但如今的測試儀針對特定的電池尺寸進行了優(yōu)化。例如，如果測試的是大型電池，那么就需要較大的電流，這會轉化為更大的電感和更粗的電線以及其他特性。所以在創(chuàng)建一個能夠處理高電流的測試儀時會涉及許多方面。然而，許多工廠并不只生產一種電池，它們可能會為一個客戶生產一整套大型電池，同時滿足這些電池所需的所有測試要求，也可能為一個智能手機客戶生產一套更小電流的小型電池。這就是測試成本上升的原因--電池測試儀針對電流進行了優(yōu)化。能夠處理更高電流的測試儀通常更大、更昂貴，因為它們不僅需要更大的硅片，還需要磁性元件和布線，以滿足電遷移規(guī)則并且大限度地降低系統中的寄生壓降。工廠需要隨時準備各種測試設備，來滿足生產與檢驗各種類型的電池。由于工廠在不同時間生產的電池類型不同，一些測試儀可能與這些特定電池不兼容，并且可能閑置，這進一步增加了成本，因為測試儀是一項大型投資。無論是針對當今常見的和新興的用于批量生產普通鋰離子電池的工廠，還是希望利用測試過程創(chuàng)新和創(chuàng)造新電池產品的電池制造商，都需要使用靈活的測試設備，以適應更廣泛的電池容量和物理尺寸，從而降低資金投入，并提高測試設備投資回報率。
在試圖適當優(yōu)化單個集成測試解決方案時，存在許多沖突的需求。目前還沒有解決所有種類鋰離子電池測試方案的靈丹妙藥，但德州儀器（TI）已經提出了一種參考設計，將成本效益和精度之間的權衡降到了。高精度測試解決方案，適用于大電流應用
*的電池測試場景需求總是會存在，而它對應地也需要一個同樣*的解決方案。不過對于很多類型的鋰電池來講，無論是小型智能手機電池還是電動汽車的大型電池組，是可以有一個高性價比的測試設備的。為了達到市場上許多鋰離子電池所需的精確、滿量程充放電電流控制精度，德州儀器的用于50-A、100-A和200-A應用的模塊化電池測試儀參考設計使用50-A和100-A電池測試設計的組合，來創(chuàng)建一個能夠達到200-A大充放電水平的模塊化版本。此解決方案的框圖如圖2所示。在中國，智能制造，不僅是引導工業(yè)變革的國家戰(zhàn)略，在發(fā)展過程中，演變成了看得見摸得著的事實：數字化生產、信息化生產的“未來"汽車、新基建等已經從電影或小說里的虛幻場景走到人們身邊。相應地，制造商的目標也不再僅僅局限于“生產更好的產品"，逐步變革到“用數字化的方式實現產品生產周期";銷售模式也從傳統的“以產品為中心"，轉向了以“交付效果為目標"的新模式。從傳統制造業(yè)邁向智能制造的進程中，各行業(yè)都涌現出的踐行者，推進了工業(yè)發(fā)展的變革。在汽車行業(yè)中，威圖中國與廣州明珞的合作，就是這樣的范例。
廣州明珞汽車裝備有限公司(明珞)深耕汽車行業(yè)多年，是國內汽車行業(yè)自動化制造裝備領域，為國內及海外主流汽車品牌提供生產線解決方案、自動化設備的開發(fā)與制造、生產線集成等優(yōu)質服務。為了進一步實現數字化生產、提升效率、保持自身核心競爭力，明珞積極探索面向未來的工業(yè) 4.0 新模式，以自動化與數字化作為新的增長引擎——這和威圖中國的控制柜與開關柜制造 4.0 的發(fā)展理念不謀而合。 更快的新車型上市的速度、更強的安全性，多變的產品細節(jié)……消費者日新月異的個性化需求，使得汽車制造商的生產制造方式發(fā)生了的挑戰(zhàn)。作為汽車生產線解決方案和線體集成提供者——明珞必須打造汽車裝備的智能化之路，以應對一系列新的挑戰(zhàn)，包括更高的生產線效率、更好的質量、更大程度的生產柔性，以及保障生產過程更加環(huán)保，實現可持續(xù)的未來。從軟件需求來看，如需滿足汽車制造商更短的項目交付周期要求，須采用基于標準化和數字化理念的電氣設計軟件。從硬件來看，明珞的汽車線體交付需要應用大量的控制柜、開關柜和工廠溫控系統。如何在滿足客戶定制化需求的同時，實現快速的機柜系統的加工定制、調試和交付
在向工業(yè)4.0過渡階段，尋求系統升級的制造商往往要求工程師在提高設備性能的同時減少升級成本。在這種情況下，“局部優(yōu)化"是一個可行的策略，即利用新技術來局部替代舊方案，從而在突破瓶頸、提高效率的同時控制成本。在自動化控制領域，PAC是升級控制系統可選的一種“局部優(yōu)化方案“，它可以將PC的處理能力、數據收集速度和通訊功能與PLC的可靠性和小型化結合在一起，包括PLC的主要功能和擴大的控制能力，以及基于PC控制中基于對象的開放數據數據格式和網絡連接功能。從某種意義上來說，PAC是控制引擎的集中，使用PAC作為主控制器的設備可集成更多功能，如運動、視覺、高速I/O及企業(yè)級通訊等。
FISA是一家在超聲波清洗領域的公司，40年來，FISA集團致力于提供高附加值和*進的超聲波清洗機和完整并可立即使用的解決方案。為了在滿足客戶需求的同時控制運營成本，FISA希望能夠找到一種新的自動化控制方案，來替代使用PLC(控制自動化部分)+IPC面板(控制人機界面部分)的傳統做法。后，FISA選擇了虹科ASEM PAC解決方案，這一方案基于獨立而緊湊的PAC系統，能夠將邏輯控制、處理器管理、人機界面和其他功能整合到一個系統中。
首先，對于FISA來說，可視化是一個基本的要求，因為FISA自主研發(fā)了用和WPF技術開發(fā)的MCU (Machine Controller Unit)人機界面，并在所有機器上投入使用。MCU人機界面可以輕松配置每臺機器，管理一般或特定的設置，并保證主要生產參數的實時可追溯性。MCU還允許將機器連接到客戶的企業(yè)服務器，創(chuàng)建用戶，管理數據庫和進行遠程維護，并生成電子郵件警報。 其次，FISA自主研發(fā)了機器人來協助制造產品，這些機器人的控制板*由FISA的技術人員設計，并作為控制機器人的專有通信協議。機器人具有復雜的運動學特征，需要軸插值算法和反運動學計算來精確控制其運動。因此，一個高性能的PAC是的，它可以在一個緊湊的解決方案中管理*進的人機界面，如MCU和控制邏輯，整合專有庫并管理機器人的復雜運動。
在所有照明條件下均可輕松看到TTB系列互感器接線端子的開關狀態(tài)?？梢允謩踊蛴脴藴事萁z刀操作手柄，并且這種設計還有助于實現多極驅動。另外緊湊型的設計內包含了各種功能，以便使此類要求嚴苛的測量應用獲得高度的安全性、操作簡便性和便利性。所有功能和安全相關組件均可牢固地聯接到接線端子。
開關鎖將操作手柄鎖定在相應位置，從而防止意外斷開和閉合電路。斷開點上游和下游的交叉聯接通道可確保高度的靈活性。這意味著即使更復雜的電路要求也可使用標準化配件(例如短接條，手柄連鎖器器和測試插座)實現。作為補充，魏德米勒還提供具有相同輪廓的PE端子，可用于快速輕松地安裝星形接點。而寬闊的標記區(qū)域以及用于編碼端子和顏色豐富的附件可在安裝和維護工作期間提供清晰的概覽。TTB系列互感器接線端子還可靈活地適應不同的客戶規(guī)格。集成的組合支腳允許其安裝在兩種通用類型的32和35安裝導軌上。此外，接線端子還提供了直插式或螺釘式聯接。透明的防護罩系統可用于特別敏感的應用。只有當所有聯接組件均處于其初始位置時才能固定防護罩。這樣，可以在不影響直觀檢查的情況下為組件提供全面的保護，以防止錯誤操作、未經授權的訪問和污染。數據支持的產品配置和附件選擇在設備和系統的規(guī)劃階段，數字化的商品數據和相互聯接的工程工具之間的智能交互至關重要。魏德米勒WMC軟件提供完整的數據集，以便在規(guī)劃階段進行輕松的準備和物品選擇。即使用戶不知道產品名稱和產品編號，其簡單的輔助功能也可確保對設備進行可靠配置。WMC的另外一個特點是特別合理的產品配置以及簡單的安全關鍵附件項目選擇。 WMC中集成了TTB系列互感器接線端子的廣泛數據庫
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