Защо постояннотоковият синхронен мотор (PM Synchronous Motor) помага на фабриките да подобрят общото качество на електроенергийната мрежа във вътрешните системи за електрозахранване

Защо синхронният двигател с постоянните магнити помага на фабриките да подобрят качеството на вътрешната електрическа мрежа

Качеството на електрозахранването в производствените предприятия често се обсъжда след нежелано изключване, прегряване на трансформатор или производствена линия, която проявява различно поведение при едновременното стартиране на няколко големи задвижвания. Всъщност проблемът започва по-рано: в точката, където се срещат двигателят, неговата товарна мощност, методът за управление и разпределителната система на предприятието. Един Синхронен двигател с постоянните магнити може да помогне за подобряване на тази ситуация, особено при задвижвания с променлива скорост за помпи, вентилатори, компресори и технологични процеси. Важното уточнение е, че ползата произтича от правилно проектирана система „двигател–задвижване“, а не само от данните на табелката на двигателя.

От гледна точка на набавките модернизирането на енергосистемата трябва да се оценява както по поведението ѝ по време на целия ѝ експлоатационен живот, така и по покупната цена. Трансмисия с по-ниски загуби може да намали токовата консумация за същата механична работа; внимателният подбор и пускането в експлоатация на преобразуватели също могат да предотвратят допълнителното изкривяване на вътрешната мрежа. На практика полезният въпрос е: кои измервания ще покажат дали Синхронен двигател с постоянните магнити инсталацията подпомага тази конкретна фабрика?

Качеството на електроенергията вътре в една фабрика е нещо повече от сметката за електроенергия

Вътрешното качество на електрическата енергия описва колко надеждно и чисто електрическата енергия се доставя до потребителите в рамките на обекта. Инженерите обикновено следят вариациите на напрежението, несбалансираността на напрежението, коефициента на мощност, хармониците в тока, хармониците в напрежението, пусковите токове, фликъра и термичното натоварване на кабелите и трансформаторите. Тези променливи взаимодействат помежду си. Една производствена линия може да разполага с достатъчна инсталирана мощност в kW, но все пак да страда от спадове в напрежението по време на стартиране, изкривен ток от лошо конфигурирани преобразуватели или неравномерно натоварване на фазите, което намалява експлоатационния живот на оборудването.

Това е причината един Синхронен двигател с постоянните магнити трябва да се оценява като част от система. Самият двигател има ротор с постоянни магнити и обикновено се комбинира с подходящо подбран преобразувател на честотата (VFD). VFD-то формира напрежението и тока, подавани към двигателя; реакторите в предварителната верига, филтрите, дължината на кабела, импедансът на трансформатора, честотата на превключване, заземяването и настройката на управлението също влияят върху резултата, наблюдаван в главната шина на предприятието.

Как постояннотоковият синхронен двигател може да намали електрическото напрежение

По-ниските загуби могат да намалят тока за необходимата работа на вала

В сравнение с по-малко ефективна алтернатива при същите работни условия, един Синхронен двигател с постоянните магнити може да изисква по-малко входна мощност, за да осигури необходимата изходна мощност на вала. Това не отстранява автоматично хармоничните изкривявания, но може да намали постоянното фидерно напрежение, I²R загубите в кабелите, нагряването на трансформатора и падането на напрежението. Ефектът е най-значим, когато процесът работи дълги периоди при частична натовареност, а не непрекъснато при една номинална точка.

Единственото важно различие тук е, че високата ефективност не е същото като високото качество на електрическата енергия. Ефективността намалява избягваемите загуби на активна мощност; качеството на електрическата енергия все още трябва да се измерва в съответния разклонителен шин или в точката на обща връзка. IEC TS 60034-30-2 предоставя рамка за класове на ефективност за променливо-скоростни променливи токови електродвигатели, докато проектът на обекта трябва отделно да отчита поведението на преобразувателя и мрежовите условия.

Контролираното стартиране избягва директното включване при пълно напрежение

Управляван от ЧЗП Синхронен двигател с постоянните магнити ускорява с контролирани честота и въртящ момент, а не чрез рязко директно включване при пълно напрежение. За помпа или вентилатор това може значително да намали събитието с висок стартов ток, което в противен случай понижава напрежението в слаба вътрешна разклонителна шина и нарушава работата на съседни системи за управление. Фактическата скорост на ускоряване все още трябва да съответства на характеристиките на задвижваното оборудване: прекалено бързо ускоряване може да изисква излишно висок въртящ момент, докато непотребно бавното ускоряване може да противоречи на технологичните изисквания.

Представете си водна помпа за прехвърляне, захранвана от трансформатор, който осигурява и електрозахранване за измервателни и опаковъчни машини. Целта не е просто да се стартира помпата. Целта е да се стартира без да предизвика спад на напрежението, който да нулира чувствителни устройства или да принуди операторите ръчно да подреждат несвързани натоварвания.

Регулирането на скоростта може да предотврати ненужни цикли и върхове на потреблението

Където потокът или потреблението на въздух варира, дроселни клапани, регулиращи капаци и повтарящи се старти с фиксирана скорост могат да създадат неефективни режими на работа. Една Синхронен двигател с постоянните магнити с подходящо задвижване може да следва сигнала за търсене по-плавно. По-малко рязката промяна на натоварването може да направи вътрешния профил на търсенето по-лесен за управление и също така може да намали механичните удари. Резултатът зависи от кривата на натоварването, процесните контроли и минималната безопасна скорост; това не е универсално обещание за всяка приложение.

Задвижването е критично за хармоничната производителност

Възможно е да мислите: ако постояннотоковият двигател е ефективен, работата по качеството на електрическата енергия е завършена. Проблемът с този подход е, че преобразувателят на честота представлява нелинейно натоварване, а входната му част може да внася хармонични токове. Ако импедансът на инсталацията преобразува тези токове в напрежение с изкривена форма, други устройства могат да бъдат засегнати. Добър Синхронен двигател с постоянните магнити проект следователно включва топологията на преобразувателя и плана за намаляване на хармониците още от първия преглед на електрическата еднолинейна схема.

• Потвърдете капацитета на трансформатора, наличното ниво на късо съединение, импеданса на фидера, трасето на кабелите и съществуващите нелинейни натоварвания.
• Изберете входната конфигурация на преобразувателя на честота за обекта, като вземете предвид линейни реактори, постоянни токови дросели, пасивни или активни хармонични филтри или други подходящи мерки за намаляване.
• Прегледайте дължината на кабела между двигателя и преобразувателя, координацията на изолацията, заземяването и евентуалното изискване за изходно филтриране, за управление на рисковете от отразени вълни и токове през лагерите.
• Задайте параметрите за ускорение, забавяне, ограничения на въртящия момент и превключване по време на пускане в експлоатация, а не разчитайте на фабричните настройки по подразбиране.
• Измервайте преди и след инсталацията при представителни производствени условия.

IEEE 519 често се използва като референтен стандарт за контрол на хармониците в точката на обща свързаност, но приложимите цели зависят от класа на напрежението и късо-съединителните и товарните условия на системата. Той трябва да насочва инженерна оценка, а не да се използва като универсална етикетка за съответствие на двигателен комплект.

Практическо ръководство за модернизация в завода

Представете си обобщена производствена зона с вентилатори с променлив товар, периодични спадове на напрежението по време на стартиране и трансформатор, който вече захранва няколко честотни преобразувателя. Първата стъпка е базово проучване. Запишете kW, kVA, коефициент на мощността, THD на тока и напрежението, пикови потребности, баланс между фазите, напрежение на шината и ключови събитийни дневници през представителни работни смени. Едночасов мигновен запис рядко е достатъчен, ако товарните профили се променят между различните партиди.

След това определете механичната задача: диапазон на скоростите, необходимия момент за преодоляване на инерцията, инерцията, профила на товара, температурата на околната среда, корпуса и достъпа за поддръжка. Трактоването на е Синхронен двигател с постоянните магнити номиналната мощност като фиксирана стойност е напълно подходяща за ориентировъчно проектиране; когато в изчисленията влязат факторите на околна среда, претоварване и действителният диапазон на скоростите, полезният непрекъснат диапазон може значително да се промени.

След това посочете двигателя, честотния преобразувател и горната система за намаляване на смущенията като един пакет. Qingdao Enneng Motor Co., Ltd. проектира и произвежда двигатели и генератори с постоянни магнити с възможност за намотка в собствените си цехове, което позволява приложно-специфични дискусии относно намотката, корпуса и изискванията за режима на работа. Окончателният подбор все още изисква електрическите и механичните данни на клиента, а всички твърдения, свързани с конкретен обект, трябва да бъдат потвърдени по време на прегледа на проекта.

При пускане в експлоатация сравнете една и съща работна точка преди и след промяната. Проверете дали са намалени напрежението-свързаните събития при стартиране, дали са подобрени изискванията към тока и температурните резерви, и дали хармоничните стойности остават в допустимите граници в избраната точка за измерване. Ако резултатите не са както очаквани, първо проверете настройките на преобразователя, монтажа на филтъра, резонанса в мрежата, заземяването и взаимодействието с други нелинейни натоварвания — а не само двигателя.

Какво да включите в спецификацията за синхронен двигател с постоянните магнити

Направете качеството на електрозахранването измерим резултат

AСинхронен двигател с постоянните магнити може да допринесе за по-чисто и по-стабилно вътрешно захранване чрез намаляване на загубите, умеряване на стартирането и осигуряване на по-плавен контрол на скоростта. Но най-достоверният резултат се постига, като проектът се разглежда като цялостен мотор-инвертор-мрежа. Започнете с базово измерване, изберете VFD и мерките за намаляване на смущенията според реалната мрежа, внимателно пуснете в експлоатация управлението и потвърдете резултата чрез измервания при производствен товар.

За фабрики, които оценяват модернизация с постояннотокови мотори с постоянни магнити (PMSM), този подход запазва дискусията практически насочена: по-малко предположения, по-ясни критерии за приемане и електрическа система, която подпомага производствения процес, вместо да става негов скрит ограничител.

Предимството на персонализираните решения на ENNENG

Подкрепени от нашата елитна научноизследователска и развойна група, която включва инженери от Националния инженерен център по редки земни постоянни магнити, и подкрепени от десетки патента, ние персонализираме решения за високо напрежение (6 kV/10 kV) и ниско напрежение (380 V/660 V/1140 V), за да съответстват на вашата съществуваща инфраструктура. От съоръжения за пречистване на вода и нефтени кладенци до взривозащитни минни среди – ние осигуряваме оптимална производителност там, където универсалните двигатели не успяват.

Ако оценявате търговски постоянни магнитни двигатели за продан и имате нужда от инженерно проектирано задвижване, което гарантира ефективност и дълготрайност, ENNENG е вашият доверен партньор. Свържете се с ENNENG днес .Поговорете с нашия технически инженерен екип, за да получите персонализирано предложение за задвижване.

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