Какви параметри за защита при съвместимост трябва да се зададат, когато въздушен компресор с постояннотоков двигател с постоянни магнити (PMSM) работи заедно с оборудване за честотно регулиране

Генерирането на промишлен компресиран въздух представлява една от най-енергоемките услуги в промишлената автоматизация и използва до 25 % от общата електрическа мощност на обекта. За да се елиминира неефективното непрекъснато работа на холостия ход, съвременните компресорни системи използват въздушен компресор с постояннотоков двигател с постоянни магнити (PMSM), задвижван от специализиран преобразувател на честотата (VFD). Въпреки това ротационните винтови компресори работят при изключително силни пневматични преходни процеси. Регулирането на входните клапани предизвиква циклична промяна на механичното въртящо момента от почти нула до 100 % пълна товарност за милисекунди. Когато търсенето на въздух спадне рязко, бързото изпускане на въздух от компресора може временно да задвижи обратно вала на двигателя.

Пневматични товарни преходни процеси и опасности при координацията на задвижването

Бързо циклиране на налягането в промишлените винтови компресори

Ротационните винтови компресори изпитват рязка промяна в механичното съпротивление по време на дроселиране при всмукване и активиране на разтоварващото устройство. Двигателят на задвижката трябва да осигурява незабавен отговор по отношение на въртящия момент по време на натоварване, като избягва сериозно надвишаване на тока. Ако токовите контури на инвертора изостават, високите преходни токове предизвикват лъжливи прекъсвания поради надвишаване на тока (OC). От друга страна, бързото разтоварване може да регенерира кинетична енергия в постояннотоковата шина (DC-bus) на инвертора, което води до повреди от наднапрежение (OV).

Рискове от демагнетизация на ротора, наднапрежение и механична резонансна честота

Експлоатацията на двигател с постоянни магнити при некалибрирани параметри на инвертора води до сериозни опасности. Вълни от статорния ток в комбинация с високи работни температури излагат постоянните магнити от сплав NdFeB на риск от необратима демагнетизация. Освен това, променливата честота в диапазона от 20 Hz до 80 Hz неизбежно се среща с механичните резонансни честоти, присъщи на винтовите глави на компресорите и тръбопроводите, което застрашава оборудването с катастрофална механична умора. За защита на оборудването, ENNENG доставя надеждни индустриални Въздушен компресор с постояннотоков двигател с постоянни магнити (PMSM) решения в мощностен диапазон от 5 kW до 5 MW и работни напрежения от 110 V до 690 V, включително калибрирани конфигурации за защита на инвертора.

Автоматично настройване на електрическите параметри и матрици на параметрите за защита

Точна идентификация на двигателя: Rs, Ld, Lq и константи на обратната ЕДН

Правилната координация на инвертора изисква точна математическа моделация на въздушния компресор с PMSM в софтуера за векторно управление на преобразователя. Статорното съпротивление (Rs), индуктивността по оста d (Ld), индуктивността по оста q (Lq) и константата на обратната електродвижеща сила (Ke) трябва да бъдат точно определени чрез автоматично настройване при въртящ или неподвижен двигател. Тъй като компресорните двигатели с вградени постоянни магнити проявяват магнитна анизотропия (Lq > Ld), точните стойности на индуктивностите позволяват алгоритъмът за управление по ориентация към полето (FOC) да изчислява позицията на ротора без грешки и да декуплира токовете, създаващи въртящ момент (Iq), от токовете, създаващи магнитния поток (Id), като по този начин елиминира пулсирането на тока и осцилациите на въртящия момент.

Ръководство за защитни настройки на инвертора

• Настройки за ограничаване на тока при претоварване: Задайте непрекъснатата термична граница на тока на 120 % от номиналния ток на двигателя, а краткотрайната гранична стойност за върхов ток – строго на 150 % за 10 секунди, за да се предпазят магнитите от редки земи от размагнитяващи полета.
• Управление на напрежението на постояннотоковата шина: Активирайте контролери за напрежение при активно забавяне или динамични режещи устройства за поглъщане на регенеративна енергия по време на бързо разтоварване на въздушния край, без да се задействат аварийни изключвания поради прекомерно напрежение на постояннотоковата шина.
• Настройка на честотата на носителя: Калибрирайте честотата на ШИМ-превключване на носителя в диапазона от 4 kHz до 6 kHz. Тази настройка осигурява баланс между тиха работа, намалено напрежение dv/dt в изолацията на двигателя и по-ниско топлинно разсейване в IGBT-елементите на инвертора.
• Честотни диапазони за избягване на резонанс: Определете естествените механични резонансни честоти на компресорния агрегат чрез вибрационен анализ с ускорометър и програмирайте диапазони за прескачане с ширина ±1,5 Hz в софтуера на инвертора, за да се предотврати задържането при критични хармонични скорости.

Стандарти за съответствие с изискванията за безопасност и протоколи за пускане в експлоатация

Съответствие с мерките за безопасност по NFPA 79 и IEC 61800-5-1

Електрическите съединения на промишлени компресори трябва да спазват строго изискванията на NFPA 79 (електрически стандарт за промишлени машини) относно защита на веригата на двигателя, термично изключване и аварийни блокировки за безопасно изключване на въртящия момент (STO). Регулируемите скоростни преобразователи трябва да изпълняват изискванията за безопасност по IEC 61800-5-1, свързани с термична защита и координация на изолацията. Оборудването ENNENG Air Compressor PMSM включва двуканални платинови термосензори PT100, вградени в краищата на статорните намотки, които предават аналогови температурни сигнали директно към защитните вериги на преобразователя.

Четирите стъпки на протокола за пускане на място

• Автоматично настройване преди натоварване: Откачете ремъците или съединителите на компресора, за да извършите идентификация на електрическите параметри при въртене, преди първоначалното пневматично нагнетяване.
• Ограничения за температура на програмата: Задайте границите за аларма на намотките на статора на инвертора на 130 °C и автоматичните гранични стойности за изключване при повреда на 150 °C (значително под ограниченията за изолация от клас H – 180 °C).
• Вибрационен анализ с акселерометър: Изпълнете контролирани увеличения на скоростта от 20 Hz до 80 Hz и регистрирайте максималните скорости на вибрация според ISO 10816, за да зададете точно зоните за пропускане.
• Поддръжка на входния филтър: Почиствайте моторните въздушни капаци и филтрите на компресорните шкафове месечно, за да гарантирате непречено въздушно охлаждане.

Свържете се с нас

Максимизирането на ефективността и експлоатационния живот на двигателните агрегати на въздушни компресори с променлива скорост изисква безупречна координация между електромагнитната конструкция на двигателя и софтуера за управление на инвертора. ENNENG сътрудничи с производители на компресори и инженери от промишлени предприятия, за да предоставя предварително конфигурирани решения за задвижване на компресори с постоянни магнити с висока надеждност. Свържете се с нашия инженерен екип за параметри за съвместимост на задвижванията и за персонализирани избори на компресорни двигатели:

• Уотсап: +86 18562780228
• Имейл:  [email protected]
• Телефон: +86 532 66000559

F АК

Въпрос: Кои параметри за защита на инвертора са най-критични при използване с въздушен компресор с постояннотоков двигател с постоянни магнити (PMSM)?

Отговор: Най-критичните параметри включват статорното съпротивление (Rs), индуктивностите по d-/q-осите, константата на обратната ЕДН и максималните граници на фазовия ток. Задаването на бързо действащи прекъсвания при претоварване по ток (обикновено 150 % от пиковата стойност в продължение на 10 секунди), времевите константи за термично претоварване и профилите за забавяне при прекомерно напрежение в постояннотоковата шина предотвратяват аварийни спирания на инвертора и защитават въздушния компресор PMSM при внезапно отстраняване на пневматичната натоварка.

Въпрос: Как настройките за защита предотвратяват демагнетизирането на ротора с постоянни магнити?

Отговор: Настройките за защита предотвратяват демагнетизирането чрез свързване на статорните термични сензори (PT100/PTC) с кривите за намаляване на мощността при нагряване на инвертора, което гарантира, че температурата на намотките постоянно остава под безопасните граници за магнитите. Освен това ограничаването на пиковите изходни токове на инвертора предотвратява силни преходни размагнетизиращи магнитни полета, които могат да деградират редкоземните магнити по време на късо съединение или при блокиране на ротора.

В: Защо конфигурацията на честотната зона за пропускане на резонанс е съществена при настройките на компресорни PMSM?

О: Въздушните компресори съдържат сложни механични съединения, включително винтови ротори, носачи на лагери и тръбни колектори. Когато PMSM на въздушен компресор работи в диапазона на променливи скорости (20 Hz–80 Hz), честотите на възбуждане могат да съвпаднат с механичните резонансни точки. Програмирането на зони за пропускане предотвратява инверторът да остава продължително време на тези хармонични скорости, като по този начин елиминира разрушителните механични вибрации и защитава уплътненията на вала и лагерите.