Andrea Piccoli
Product Focus:
Silcomax Light
Most people are familiar with the fact that Ansaldo Sistemi
Industriali offers system solutions based on its three core
products: Automation, Electric Motors & Generators and
Power Electronics & Control. With nearly a century of motor
and generator experience and an installed base in more than
100 countries, Ansaldo Sistemi Industriali is the world’s leading expert in Engineered-to-Order machines. Using a flexible,
modular design we can build machines to meet the toughest
application requirements.
Our integrated engineering team allows us to study the tradeoffs in network and performance conditions to design the optimum fixed speed or VFD package in order to assure constant
performance for the life of our equipment.
Power Control and efficiency are core to our business. For
more than 40 years now we have developed and supplied electric drive and power control systems able to serve a wide
range of industrial applications. Our on-going research and
development activities allow us to supply you with state-ofthe-art technology. Our drive packages offer optimum performance in terms of overall efficiency, maximum power
factor and minimum harmonic content to the network in compliance with all applicable norms and standards.
Our Real Time Integrated Control System (ARTICS) is the
backbone of our automation platform.
Designed to exceed even the most stringent real-time requirements. ARTICS is an ideal solution for new builds, plant upgrades and revamping, offering seamless integration with your
plant’s existing components, PLCs and input/output devices.
Together with our strength in Project Management and expertise in application domains, we assure your plant is operating at optimum efficiency and quality.
Less well known, but equally as important, is our work in
Power Quality and Power Supply Systems. The following illustrates just one of our products in this sector.
Ansaldo Sistemi Industriali has over 30 years of consolidated
experience in the field of medium and large power DC converters used primarily for DC Arc Furnace, Zinc and Titanium
markets. For these kinds of applications the ASI product
brand is SilcoMax Large, a rectifier system for very high currents (up to 120kA in a two-bridge parallel configuration)
which guarantees:
INNOVATION
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• High reliability (production cost): low failure rate and
easy access for maintenance
• High efficiency (low losses)
• Redundancy at all levels (transformer-converter, thyristors/diodes, cooling system, control system)
in accordance with the highest market standards.
In addition to these industrial applications, Ansaldo Sistemi
Industriali has a long term cooperation in place with research organizations involved in plasma confinement test
facilities where our SilcoMAX product has demonstrated
high levels of performance.
Thanks to the knowhow and references of the SilcoMAX
Large system, Ansaldo Sistemi Industriali also been active
and developed significant experience in supplying transformer-rectifier systems to the electrochemical industry,
where high current DC power rectifiers are required with
the same level of reliability, efficiency and redundancy described above.
The following table illustrates some of the more demanding applications we have supplied to date:
Application
Applicazione
Technology
Tecnologia
Data
Dati
E-Chem Chlor-Alkali DC-SCR
29160Kw, 3 x 16,2kA-600Vdc
E-Chem - Fluor
DC-SCR
5460KW, 260Vdc, 21000Adc
E-Chem - Zinc
DC-SCR
26400Kw, 550Vdc, 48000Adc
E-Chem - Chlorine
DC-SCR
10000kW, 575Vdc, 17500Adc
E-Chem - Chlorine
DC-SCR
5.850kW, 390Vdc, 15.000 Adc
E-Chem - Zinc
DC SCR
66,000kW,600Vdc,110kAdc
E-Chem - Chlorine
DC - SCR
1,800KW,80Vdc,22.5KAdc
E-Chem - Chlorine
DC - SCR
2,940KW,210Vdc,14.0KAdc
E-Chem - Zinc
DC Diod
55,000kW, 275Vdc,200kAdc
Ansaldo Sistemi Industriali (through its Power Supply Systems group within the Industrial Systems and Automation
Business Unit) can offer its customers a complete turnkey
Project, acting as System Integrator (full system design, installation engineering, software engineering, equipment
specification, procurement, installation and commissioning) and Single Source Vendor toward the Client, for all of
the main components including the supply of:
• Regulating Transformer
• Rectifier Transformer
• Thyristor Rectifier Unit
• Harmonic Filter Bank
• DC current measurement system
• Rectifier control panel (PLC)
In vetrina:
Silcomax Light
Molti sanno che Ansaldo Sistemi Industriali è in
grado di offrire soluzioni complete grazie ai suoi prodotti: sistemi Industriali e di Automazione, motori
elettrici & generatori ed Elettronica di potenza.
Con quasi un secolo di esperienza nel settore dei motori e generatori e con un parco installato in oltre 100
paesi, Ansaldo Sistemi Industriali è leader a livello
mondiale nella progettazione di macchine elettriche
rotanti. Grazie ad una progettazione flessibile e modulare, siamo in grado di costruire macchine per soddisfare i requisiti più esigenti.
Il nostro team di ingegneri si avvale di una esperienza
consolidata nel settore dell’automazione e analizza i
trade-off tra condizioni di rete e di prestazioni per
progettare macchine che garantiscano una performance ottimale durante l’intero ciclo di vita. Focalizziamo, inoltre, la nostra attenzione sul controllo
dell’energia e sull’efficienza energetica, poiché sono
la base del nostro business; da più di 40 anni progettiamo azionamenti elettrici e sistemi per il controllo
dell’energia in grado di soddisfare le diverse esigenze
industriali. Questo ci permette di realizzare pacchetti
con ottime performance in termini di efficienza e con
un minimo contenuto armonico in conformità con le
principali normative di settore.
ARTICS (ASI Real Time Integrated Control System)
è la colonna portante della nostra piattaforma di automazione. Progettato per soddisfare i più rigorosi
requisiti real time, ARTICS è la soluzione ideale per
migliorare i vostri impianti, offrendo un’integrazione
perfetta con i componenti già installati, PLC e dispositivi di ingresso e di uscita (input/output).
Inoltre, grazie alle nostre competenze di Project Management e all’esperienza nel campo delle applicazioni, siamo in grado di assicurare efficienza e qualità
al vostro impianto.
Mentre molte persone conoscono il nostro impegno
nelle attività appena descritte, poche sono a conoscenza dell’importante lavoro che svolgiamo nel
Power Supply. L’articolo che segue illustra un prodotto di questo settore.
Ansaldo Sistemi Industriali può contare su oltre 30
anni di consolidata esperienza nel settore dei convertitori DC di media e alta potenza utilizzati principalmente per la produzione di acciaio e ferro (forni ad
arco in continua), di zinco e titanio; per questo tipo
di applicazioni il prodotto che offriamo si chiama SilcoMax Large, un sistema raddrizzatore per correnti
molto elevate (fino a 120kA in una configurazione a
due ponti in parallelo), che, nel rispetto delle più elevate esigenze di mercato, garantisce:
• Elevata affidabilità (costi di produzione): basso
tasso di avaria e facile accesso per la manutenzione
• Alta efficienza (basse perdite)
• Ridondanza a tutti i livelli (trasformatore - convertitore, tiristori/diodi, sistema di raffreddamento, sistema di controllo)
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ASI is now approaching this market application with
its own in-house rectifier technology specially tailored to meet the electrochemical industry’s requirements: SilcoMax Light.
SilcoMax Light is a three phase bridge AC/DC rectifier resulting in a 6 pulse reaction. Connecting two
units with a 30 degree phase shift in voltages, it results in a twelve pulse reaction converter.
The Electrodynamic strength analyses was done in
order to assure that the structure could withstand
any short circuit condition.
The SilcoMax Light control is a fully digital control
system giving the user the possibility to implement
even a PLC (sequences, logic, operator interface) on
board using standard PLC programming that is completely interfaced with the operator/user.
The SilcoMax light is particularly suitable for the following markets:
• Systems for chemical electrolysis: chlorine, causticsoda, PVC and similar processes (zinc, magnesium,
Fluor, etc.)
• Research facilities for nuclear energy
Other characteristics of the SilcoMax Light:
• Deionised water cooled (system can be supplied
with water-water or air-water heat exchanger)
• Isolation of faulty thyristor and fuse-fuse selectivity
• Thyristor redundancy (implying overload conditions)
• Maximum 4 parallels per branch
• Available in either a Cabinet solution (up to IP54)
or container solution (for quick outdoor installation)
Electromagnetic and electrodynamics
strength analysis: one of the main design tasks
The Electromagnetic analyses were conducted in
order to define the electromechanical layout and
component selection to achieve:
• equal current sharing in branches
• minimize power losses
• minimize all possible causes of thermal heating due
to magnetic coupling in cabinet chassis
Grazie al know-how e alle referenze del sistema SilcoMAX
Large, Ansaldo Sistemi Industriali ha sviluppato una solida
esperienza nella fornitura di sistemi di trasformatori – raddrizzatori per l’industria elettrochimica, che richiede raddrizzatori DC ad alta potenza con un’elevata affidabilità,
efficienza e ridondanza.
Nella tabella riportata, elenchiamo le applicazioni più richieste fornite fino ad oggi.
The principal differences in comparison to the Large
version are:
• vertical arrangement (in order to achieve a modularity for each half-bridge) of the thyristor bar
• use of thyristors and fuses press-packed together (in
order to achieve a lighter structure)
• DC current within and up to Idn = 10 – 25kA
• DC voltage up to Udn = 800V
The SilcoMax Light also offers other benefits including
• Modularity: for a rational and efficient manufacturing process that guarantees easy interchange of
components, in short: flexibility to match customer
requirements reducing production cost and delivery
times.
• Clamping of power thyristors and fuses: special design to facilitate maintenance operations thanks to
ASI’s vast experience in commissioning and service
Oltre a queste applicazioni industriali, Ansaldo Sistemi Industriali coopera da tempo con organizzazioni di ricerca nel
campo degli studi sulla fusione nucleare dove il nostro prodotto SilcoMAX (utilizzato per alimentare le bobine di confinamento del plasma) ha dimostrato performance notevoli.
The main available interfaces are:
• Ethernet TCP/IP
• Modbus
• ProfiBus
SilcoMax Light can be both managed by a process
PLC and HMI like a simple converter and/or by a
local panel PC for local user interface. All system
conditions, trips and alarms are reported to the HMI.
SilcoMax Light is available in
the following standard sizes:
• Udc=800V, Idc=25kA
• Udc=600 - 700V, Idc=20kA
• Udc=600V, Idc=10kA
• Udc=300 - 400V, Idc=20kA
• Udc=300 - 400V, Idc=10kA
Other sizes can be achieved
with simple customization
(thyristor and fuse choice).
Ansaldo Sistemi Industriali (grazie all’Unità Operativa
Power Supply operante nell’unità di business Industrial Systems & Automation) è in grado di offrire ai propri clienti
un pacchetto completo "chiavi in mano", lavorando sia
come System Integrator (progettazione di sistemi completi,
ingegneria di installazione, ingegneria del software, attrezzature specifiche, approvvigionamento, installazione e
messa in servizio) sia come Single Source Vendor verso il
Cliente fornendo:
• Trasformatore di regolazione (auto trasformatore)
• Trasformatore per il raddrizzatore
• Gruppo raddrizzatore a tiristori
• Banchi di filtraggio delle armoniche
• sistema di misurazione della corrente DC
• pannello di controllo del raddrizzatore (PLC)
Recentemente Ansaldo Sistemi Industriali ha sviluppato
una nuova tecnologia di raddrizzatori appositamente studiata per soddisfare le esigenze dell'industria elettrochimica: SilcoMax Light.
SilcoMax Light è un ponte raddrizzatore AC/DC trifase con
reazione esafase. Collegando in parallelo fra loro due unità
con uno sfasamento in tensione pari a 30 gradi si ottiene
un convertitore a reazione dodecafase.
SilcoMax Light si adatta particolarmente alle seguenti applicazioni:
• Sistemi per l'elettrolisi chimica: cloro, soda caustica, PVC
e processi simili (zinco, magnesio, fluoro, ecc)
• Centri di ricerca sulla fusione nucleare
Le principali differenze rispetto alla versione Large sono:
• orientamento verticale della barra a tiristori (al fine di
ottenere una modularità per ogni mezzo bridge)
• utilizzo di tiristori e fusibili in un’unica struttura (al fine
di realizzare una configurazione più leggera)
• corrente DC entro e fino a Idn = 10 - 25kA
• tensione DC fino a Udn = 800V
SilcoMax Light offre anche altri benefici:
• Modularità: permette di sviluppare un processo di fabbricazione ordinato ed efficiente per garantire una facile
sostituzione dei componenti. In breve: più flessibilità per
soddisfare le esigenze dei clienti riducendo i costi di produzione e i tempi di consegna.
• Blocco di potenza di tiristori e fusibili: progettato per agevolare le operazioni di manutenzione grazie alla nostra
grande esperienza nell’assistenza clienti e messa in servizio.
Altre caratteristiche del SilcoMax Light:
• raffreddamento con acqua deionizzata (il sistema può essere
dotato di uno scambiatore acqua-acqua o di uno aria-acqua)
• Isolamento dei tiristori difettosi e selettività fusibile-fusibile
• ridondanza dei tiristori (con condizioni di sovraccarichi)
• Massimo 4 paralleli per sezione
• disponibilità sia di soluzioni in quadro (fino a IP54) sia
di soluzioni in container (per installazioni esterne).
Analisi delle forza elettromagnetica ed elettrodinamica:
un lavoro di progettazione importante.
L’analisi elettromagnetica ha lo scopo di definire il layout
elettromeccanico e la selezione dei componenti in modo da
ottenere:
• uguale ripartizione della corrente fra i paralleli
• riduzione al minimo delle perdite
• riduzione al minimo di tutte le possibili cause di riscaldamento termico dovute all’accoppiamento magnetico
nell’involucro del quadro.
L’analisi degli sforzi elettrodinamici, invece, viene eseguita
per assicurare una struttura in grado di sopportare gli sforzi
risultanti in condizioni di corto circuito.
Il sistema di controllo del SilcoMax Light è interamente
digitale e offre la possibilità di utilizzare sistemi PLC (sequenze, logiche, interfaccie) attraverso una programmazione PLC standard in grado di interfacciarsi con
l'operatore/utente.
Le principali interfacce disponibili sono:
• Ethernet TCP/IP • Modbus • PROFIBUS
In questo modo SilcoMax Light può essere gestito sia da
HMI e PLC di processo (come fosse un semplice convertitore) sia da un PC locale (interfaccia utente locale). Tutte
le condizioni di sistema, protezioni e allarmi sono segnalati
al supervisore.
SilcoMax Light è disponibile nelle seguenti taglie standard:
• Udc = 800V, Idc = 25kA
• Udc = 600 - 700V, Idc = 20kA
• Udc = 600V, Idc = 10kA
• Udc = 300 - 400V, Idc = 20kA
• Udc = 300 - 400V, Idc = 10kA
Altre taglie possono essere realizzate con una semplice personalizzazione (scelta di tiristori e fusibili).
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