Енергийното бреме на тежкото производство
Производствата с високо енергопотребление живеят или загиват в зависимост от цената на всеки киловатчас, защото двигателите задвижват компресорите, вентилаторите и производствените линии, които определят обема на продукцията. Двигател с постоянните магнити PMSM променя това съотношение, като повишава ефективността там, където натоварването е продължително. Едно производство за екструзия установило, че основните му задвижващи системи консумират една пета от електроенергията на целия обект, а след пилотния проект с двигател с постоянните магнити PMSM за същия обем продукция била необходима забележимо по-малка енергия, което енергийният екип можел да докаже поетапно.
Компресорна зала, която намалила сметката си
Заводът използваше компресиран въздух чрез по-стари индукционни двигатели, които загряваха помещението почти толкова, колкото преместваха въздух. При изпитателната употреба на постояннотоков двигател с постоянни магнити (PMSM) върху водещия компресор се намали входната мощност на агрегата при частична натовареност – режим, в който залата всъщност прекарваше повечето от работното си време. В продължение на повече от една четвърт от периода показанията на електросметача демонстрираха ясно намаление, а спестяването се запази и през лятните пикове, тъй като машината с постоянни магнити запази предимството си при променяща се натовареност. Постояннотоковият двигател с постоянни магнити (PMSM) потвърди, че големите потребители имат най-голяма изгода там, където работата никога не спира, и по-късно залата разпространи този стандарт в цялата си компресорна банка.
Защо стандартните двигатели ограничават спестяването
Стандартните индукционни двигатели губят повече енергия при частична натовареност, което е точно режимът, в който работят повечето производствени обекти през по-голямата част от времето. Постоянномагнитният двигател PMSM поддържа висока ефективност в широк диапазон от скорости, така че агрегатът не излиза от оптималната ефективност при намаляване на търсенето. Вентилаторите и помпите, които работят с дроселиране цял ден, губят енергийния резерв, който фиксиран двигател не може да възстанови, а конструкцията с магнити затваря тази разлика. Постоянномагнитният двигател PMSM следователно е подходящ за тежки потребители, тъй като годишният им разход се определя от профила на натоварването, а не от номиналния пиков параметър, а този профил възнаграждава двигателя, който запазва висока ефективност.
Какво предлага постояннотомагнитният двигател PMSM
Предимството не е едно число, а набор от характеристики, които се усилват взаимно в изискващ производствен обект. Постоянномагнитният двигател PMSM обединява ефективност, компактни размери и коефициент на мощност по начин, който стандартният двигател не може да постигне.
По-висока ефективност при частична натовареност
Частичното натоварване е нормалното състояние за повечето промишлени задвижвания и постоянните магнити на двигателя PMSM запазват ефективността си в това състояние, тъй като роторното магнитно поле се създава от магнити, а не от индуциран ток, който губи енергия. Загубите остават ниски дори при намаляване на скоростта, така че средногодишната ефективност надвишава тази на асинхронния двигател с голяма разлика. Двигател PMSM с променлива скорост, използван за вентилатор или помпа, следователно намалява електроизразходването всеки час, когато натоварването е под максималното – което е повечето часове, а спестяването се отчита директно на електросметача, а не само при номиналната точка.
Плътност на мощността и коефициент на мощността
Магнитите позволяват на ротора да постига повече с по-малко мед и желязо, така че постояннотоковият мотор PMSM осигурява по-голяма мощност в по-малък корпус или работи по-студен при същия размер. По-високият коефициент на мощност също намалява натоварването върху захранването, което може да намали таксите, които някои електроснабдителни компании вземат за нисък коефициент на мощност. Постояннотоковият мотор PMSM, който замества прекалено голям стандартен агрегат, освобождава място и едновременно подобрява електрическото поведение на линията. За тясна и тежка инсталация това е двойна изгода: по-малко топлина, по-малък корпус и по-чисто отнемане от мрежата.
Какви стандарти и правила за ефективност се очаква да бъдат спазвани
Правилата за ефективност насочват големите потребители към мотори с потвърдена и измерима ефективност, а постояннотоковият мотор PMSM директно поддържа ключовите от тях. Указването им прави покупката защитена както пред одитори, така и пред купувачи.
IEC 60034-30-1 и пътят към IE5
IEC 60034-30-1 определя класовете за ефективност IE и изпитанията, свързани с табелката за данни, а постоянните магнитни двигатели (PMSM) често постигат клас IE5 – най-високия клас в скалата. Стандартът позволява на завода да сравнява оферти въз основа на еднакви критерии и да включи целта за IE5 в техническите изисквания. Постоянният магнитен двигател (PMSM), закупен според този стандарт, има потвърден клас за ефективност, поради което енергийният екип може да декларира спестяванията без никакви ограничения и да ги защити в рамките на търг или одит чрез един последователен документ.
IEC 61800-9 Ефективност на преобразуватели
IEC 61800-9 охваща енергийната ефективност на системите за задвижване, които обикновено управляват постояннотоковия двигател с постоянни магнити (PMSM). Стандартът разглежда двигателя и преобразователя заедно, затова предприятието определя тази двойка, а не само двигателя. Постояннотоковият двигател с постоянни магнити (PMSM) заедно с подходящия му преобразовател отговаря на системната ефективност, насърчавана от правилото, а комбинацията постига по-добро „жица-вал“ число в сравнение с индукционна система. Цитирането на IEC 61800-9 гарантира, че модернизацията е съгласувана с начина, по който оборудването всъщност се управлява в предприятието.
Как да изберете и внедрите PMSM
Двигателят получава своята класификация само при правилно съчетаване и пускане в експлоатация. Постояннотоковият двигател с постоянни магнити (PMSM) изисква специално внимание при избора и пускането, което не е необходимо при стандартна замяна, и предприятието трябва да планира и двете стъпки.
Съчетаване на PMSM с натоварването
Започнете от реалния профил на натоварване, включително часовете с ниско натоварване, които определят годишната сметка, след това изберете постояннотоков двигател с постоянни магнити (PMSM) и подходящ инвертор за този диапазон. Потвърдете охлаждането за мястото и корпуса за местоположението и проверете дали управлението отговаря на изискванията на двигателя с постоянни магнити. Постояннотоков двигател с постоянни магнити (PMSM), подбран според профила, а не според пиковото натоварване, осигурява ефективността при всеки обичаен час. Запазете тестовите данни заедно с оборудването, за да могат последващите одити да потвърдят, че постояннотоковият двигател с постоянни магнити (PMSM) все още работи според спецификациите.
Пускане в експлоатация и поддръжка
Пуснете в експлоатация постояннотоковия двигател с постоянни магнити (PMSM) с драйв, настроен за ротора с магнити, и проверете температурата и тока под натоварване преди окончателното одобрение. Следете пътя за охлаждане и лагерите, както при всеки двигател, но имайте предвид, че магнитната единица работи по-студено, така че термичният резерв обикновено е по-голям. Правилно пуснат в експлоатация PMSM запазва своето предимство години наред, а предприятието трябва да регистрира входната мощност спрямо изходната, за да засече всякакво отклонение. Икономията е реална само когато пускането в експлоатация е извършено правилно и PMSM работи в рамките на проектните си ограничения.
Често задавани въпроси
Какво предимство осигурява PMSM за тежки предприятия?
PMSM осигурява висока ефективност в широк диапазон на натоварване, така че тежко предприятие, което работи вентилатори, помпи и компресори в продължение на дълги часове, намалява годишната си сметка там, където действително работи. Магнитният ротор губи по-малко при частично натоварване в сравнение с асинхронен двигател, а по-високият коефициент на мощност намалява санкциите от страна на електроснабдителя.
Дали PMSM е по-ефективен от асинхронния двигател?
Постоянномагнитният двигател PMSM използва ротор с магнити вместо индуциран ток, поради което губи по-малко енергия и запазва висока ефективност дори при намаляване на скоростта, докато асинхронният двигател губи повече енергия при частична натовареност. При задачи с променлива скорост разликата е най-голяма, тъй като постояннотоковият двигател запазва предимството си през цялата работна смяна. При пълно номинално натоварване двата типа двигатели имат по-близки показатели, но производствените обекти рядко работят постоянно при максимална мощност.
Подобрява ли PMSM коефициента на мощност?
Да, постояннотоковият двигател PMSM обикновено работи с висок коефициент на мощност, тъй като магнитното поле на ротора се създава от постоянни магнити, а не от индуциран реактивен ток. Това намалява товара върху електрозахранващата мрежа и може да намали таксите, които някои електроснабдителни компании вземат за нисък коефициент на мощност. По-високият коефициент на мощност означава също така, че линията пренася повече полезна мощност при същия ток.
Кои стандарти регулират ефективността на PMSM?
IEC 60034-30-1 определя класовете за ефективност IE и изпитанията, лежащи в основата на тази класификация; постоянните магнитни двигатели (PMSM) често постигат клас IE5 – най-високия клас. IEC 61800-9 охваща ефективността на системите за задвижване, което отразява обичайния начин на работа на двигателя, затова предприятието специфицира двигателя и преобразователя заедно. Цитирането на двете стандарта прави покупката защитима пред одиторите и осигурява съгласуваност между модернизацията и начина, по който оборудването се управлява. Постоянният магнитен двигател (PMSM), закупен според тези стандарти, носи проверено и сравнимо твърдение.
По-трудно ли е да се пусне в експлоатация PMSM в сравнение със стандартния двигател?
Постоянният магнитен двигател (PMSM) изисква преобразователят да бъде настроен за магнитния ротор при стартиране – стъпка, която при стандартна замяна може да се пропусне, но работата е пряка и лесно изпълнима по ръководството на производителя. Проверете температурата и тока под товар, потвърдете ефективността на охлаждането и регистрирайте входната мощност спрямо изходната, за да се засече евентуално отклонение. Магнитната единица работи по-студено, така че термичният резерв обикновено е по-голям в сравнение с асинхронния двигател.
Кога PMSM се изплаща в едно предприятие?
Възвръщаемостта е най-бърза там, където работната програма е дълга, променлива и енергийно скъпа, защото точно в тези случаи ефективността на постояннотоковия двигател с постоянни магнити (PMSM) се проявява всеки час. Компресорите, големите вентилатори и помпите с часове на работа при частична натовареност възстановяват допълнителната цена чрез сметката за електроенергия, често в рамките на експлоатационния живот на двигателя. Прост пресметнат жизнен цикъл на енергийното потребление за всяка машина показва точката на възвръщаемост, а интензивните потребители с висок брой часове на работа обикновено виждат как постояннотоковият двигател с постоянни магнити (PMSM) напълно компенсира допълнителната цена значително преди да настъпи моментът за подмяна.
EN
