Improved VDC casting of aluminium alloys through an understanding of the surface properties of the molten metal

Vertical direct chill (VDC) casting of aluminium alloys is a mature process that has evolved over many decades through gradual change to both equipment design and casting practice. Today, air-pressurised, continuous lubrication, hot top mould systems with advanced station automation are selected as the process of choice for producing extrusion billet. Specific sets of operating parameters are employed on these stations for each alloy and size combination to produce optimal billet quality. The designs and parameters are largely derived from past experience and accumulated know-how. Recent experimental work at the University of Queensland has concentrated on understanding the way in which the surface properties of liquid aluminium alloys, e.g., surface tension, wetting angle and oxide skin strength, influence the size and shape of the naturally-stab le meniscus for a given alloy, temperature and atmosphere. The wide range of alloy-and condition-dependent values measured has led to the consideration of how these properties impact the stability of the enforced molten metal meniscus within the hot top mould cavity. The actual shape and position of the enforced meniscus is controlled by parameters such as the upstream conduction distance (UCD) from sub-mould cooling and the molten metal head. The degree of deviation of this actual meniscus from the predicted stable meniscus is considered to be a key driver in surface defect formation. This paper reports on liquid alloy property results and proposes how this knowledge might be used to better design VDC mould systems and casting practices.

Operator, organizational, direct support and general support maintenance manual : heater, space, multifuel, with blower, 15,000 BTU/hr, 26 VDC, (Hunter model UH-48-C. type IV), NSN 4520-01-010-4059.

"August 1976."

Operator's, organizational, and direct support maintenance manual : heater, space, multifuel with blower, 15,000 BTU/hr, 28 VDC, (VBM model VBM 15-IV), NSN 4520-01-032-7363.

"21 September 1979."

Organizational, intermediate (field) (direct and general support) and depot maintenance repair parts and special tools list : generator set, gasoline engine driven, skid mounted, tubular frame, 3KW, 3 phase, AC, 120/208 and 120/240 volts, 28 VDC (less engine) : DoD model MEP-016A, MEP-021A, MEP-026A ... 6115-01-175-7320.

"Marine Corps stock list, SL-4-05926A."

Organizational, intermediate (field) (direct support and general support) and depot maintenance repair parts and special tools list : generator set, gasoline engine driven, skid mounted, tubular frame, 1.5 KW, single phase, AC, 120/240 volts, 28 VDC (less engine) : DoD models MEP-015A ....

"1 May 1986."

Improved Electronics for the Hall A Detectors at JLab: Summing Modules and VDC Amplifier/Discriminator Cards

Testing of summing electronics and VDC A/D Cards was performed to assure proper functioning and operation within defined parameters. In both the summing modules and the VDC A/D cards, testing for minimum threshold voltage for each channel and crosstalk between neighboring channels was performed. Additionally, the modules were installed in Hall A with input signals from shower detectors arranged to establish a trigger by summing signals together with the use of tested modules. Testing involved utilizing a pulser to mimic PMT signals, a discriminator, an attenuator, a scaler, a level translator, an oscilloscope, a high voltage power supply, and a special apparatus used to power and send signal to the A/D cards. After testing, modules were obtained that meet necessary criteria for use in the APEX experiment, and the A/D cards obtained were determined to have adequate specifications for their utilization, with specific results included in the appendix.

Tasasähkönjakeluverkon vaihtosuuntaaja galvaanisella erotuksella

Suomessa sähkönjakeluverkko koostuu pääasiassa 20 kV ja 400 V jännitetasoista. Tällöin sähkö viedään lähelle kuluttajia suuremmalla jännitetasolla ja muunnetaan alhaisemmaksi lähellä asiakkaita. Haittapuolena on se, että haja-asutusalueilla jakelumuuntajien määrä kasvaa suureksi, koska ne täytyy sijoittaa lähelle kuluttajaa. Vaihtoehtona on toteuttaa osa sähkönjakelusta tasajännitteellä, jolloin tehollinen jännite olisi suurempi. Tällöin sähköä voitaisiin siirtää pidempiä matkoja ilman, että asiakaskohtaisia tai muutaman asiakkaan kattavia 20 kV siirtolinjoja tarvitsisi käyttää. Tämä taasen edellyttää asiakaskohtaisien vaihtosuuntaajien käyttöä. Tässä työssä esiteltävällä 1 kVA vaihtosuuntaajalla muodostetaan tasasähköjakeluverkosta saatavasta 750 V tasasähköstä yksivaiheista (230 VRMS, 50 Hz) verkkojännitettä. Laite on suunniteltu toteuttamaan galvaaninen erotus mahdollisimman hyvän hyötysuhteen puitteissa. Vaihtosuuntaaja on toteutettu käyttämällä resonanssikonvertteria, joka vaihtosuuntaa jakelujännitteen korkeataajuiseksi vaihtojännitteeksi. Tämän jälkeen toteutetaan galvaaninen erotus käyttäen suurtaajuusmuuntajaa. Tätä seuraa syklokonvertteri, joka pulssintiheysmodulaatiota soveltaen muodostaa lähtöjännitteen. Tämä suodatetaan lopuksi LC- alipäästösuotimella säröltään standardin mukaiseksi. Laite on jaettu työssä kolmeen osaan, joista jokaisen toiminta on selitetty ja simuloitu itsenäisesti. Lopussa koko järjestelmä on simuloitu yhtenä kokonaisuutena. Hyötysuhteeksi arvioitiin karkeasti 94 % ja lopullisista tuloksista voidaan päätellä, että laitteen toteuttaminen prototyypiksi voisi olla kannattavaa.

Optimization of the power cable for low voltage direct current system

The demand for electricity is constantly growing in contemporary world and, in the same time, quality and reliability requirements are becoming more rigid. In addition, renewable sources of energy have been widely introduced for power generation, and they create specific challenges for the network. Consequently, new solution for distribution system is required, and Low Voltage Direct Current (LVDC) system is the proposed one. This thesis focuses on the investigation of specific cable features for low voltage direct current (LVDC) distribution system. The LVDC system is public ±750 VDC distribution system, which is currently being developed at Lappeen-ranta University of Technology. The aspects, considered in the thesis, are reliable and economic power transmission in distribution networks and possible power line communication in the LVDC cable.

Galvaanisen erotuksen toteuttaminen tasavirtasähkönjakelun asiakaspäätelaitteessa

Suomessa sähkönjakeluverkon pääasialliset jännitetasot ovat 20 kV ja 400 V. 20 kV jännitetasolla sähkö viedään lähelle kuluttajia ja muunnetaan pienemmäksi lähellä asiakkaita. Haittapuolena on se, että 20 kV avojohtosähkönsiirtoverkko on hyvin vika-altis ja usein yhden haaran vikaantuessa monta muutakin jää ilman sähköä. Lisäksi hintavien ja suurien jakelumuuntajien määrä on suuri. Vaihtoehtona on toteuttaa osa sähkönjakelusta tasajännitteellä, jolloin tehollinen pienjännite olisi 400 V:a suurempi. Tällöin sähköä voitaisiin siirtää pidempiä matkoja ilman, että asiakaskohtaisia tai muutaman asiakkaan kattavia 20 kV siirtolinjoja tarvitsisi käyttää. Tämä edellyttää vaihtosuuntauksen toteuttamista kuluttajan päässä. Tässä työssä esiteltävällä 1 kVA:n tehoisella vaihtosuuntaajalla muodostetaan tasasähköjakeluverkosta saatavasta 750 V tasasähköstä yksivaiheista (230 VRMS, 50 Hz) verkkojännitettä. Laite on suunniteltu toteuttamaan galvaaninen erotus mahdollisimman hyvällä hyötysuhteella. Suurtaajuusmuuntajan mitoitus mahdollisimman hyvälle hyötysuhteelle on haastava tehtävä, koska vaatimuksia sille asettavat sekä syöttävä resonanssikonvertteri että syötettävä syklokonvertteri. Mitoituksessa on pyrittävä löytämään mahdollisimman hyvä hyötysuhde kustannusten ja toteutettavuuden suhteen.

Tasasähkönjakeluverkon asiakaspäätelaitteen galvaanisen erotuksen toteuttaminen

Tässä työssä tutkitaan LLC resonanssipiirin soveltuvuutta galvaanisen erotuksen toteuttamiseen tasasähkönjakeluverkon asiakaspäätelaitteessa. Tarkastellaan resonanssipiirin ominaisuuksia ja aikaisempia käyttökohteita. Tutkitaan piirin soveltuvuutta vaihtosähkö sovellukseen ja esitellään piirin toimintaa, häviöitä ja ohjausta. Esitellään pulssin leveys moduloitu (PWM) ja pulssin tiheys moduloitu (PDM) invertteri sovellukset ja näiden toimintaa. Esitetään vielä parannusehdotuksia ja kytkentäkuvio kytkennän ominaisuuksien ja hyö-tysuhteen parantamiseksi. Tutkimuksessa selvisi, että suora PDM topologia ei sovellu tähän käyttötarkoitukseen suuren suodin induktanssin vuoksi. PWM invertteri topologia jännitteen tasasuuntauksella taas sopii sovellukseen ja tällä rakenteella on mahdollista tehdä galvaaninen erotus hyvinkin hyvällä hyötysuhteella. Pehmeän kytkennän aiheuttamien häviöiden tarkka määrittely simulointimallista on parhaimmillaankin vain suuntaa-antava, mutta tulokset olivat mielestäni oikein positiivisia. LLC resonanssipiirin toimintaa tutkittiin vain resonanssitaajuudella kytkettäessä, jolloin sen jännitevahvistusominaisuuksien hyödyntäminen jää tarkastelun ulko-puolelle.