Proč synchronní motor s permanentními magnety snižuje ztráty jalového výkonu v továrních rozvodných sítích

Továrna může mít dostatečnou kapacitu transformátoru a přesto zažívat přetížené napájecí vedení, zvýšené zahřívání kabelů nebo špatné údaje o účiníku. Příčinou často není nedostatek užitečných kW, ale proud potřebný k vytvoření magnetických polí. A Synchronního motoru s permanentními magnety může snížit jeden důležitý zdroj tohoto proudu, protože jeho rotorové pole pochází z permanentních magnetů místo buzení rotoru odebíraného ze střídavého napájení. Tento rozdíl může snížit nároky motoru na magnetizační jalový výkon a při vhodném režimu provozu snížit ztráty související s proudem v části napájecí soustavy nadřazené motoru.

Důležitým upřesněním je „při správném režimu provozu“. Výměna motoru není univerzálním projektem pro korekci účiníku. Měniče frekvence, harmonické složky, slabě zatížená zařízení, délka kabelů, zatížení transformátorů a stávající banka kondenzátorů mohou všechny ovlivnit hodnoty, které ukazuje měřič v továrně. Užitečnou otázkou proto není pouze to, zda je trvalýmagnetový motor (PMSM) účinný, ale zda snižuje jalový výkon (kVAr) a proud, které skutečně cirkulují konkrétním přívodem.

Jalový výkon je problémem rozváděného proudu, nikoli jen číslem na účtu za elektřinu

V systému střídavého motoru skutečný výkon (kW) vykonává hřídelní práci, zatímco jalový výkon (kVAr) podporuje magnetická pole. Společně určují zdánlivý výkon (kVA). Pro dané mechanické zatížení znamená nižší účiník, že musí projít větší proud přes spínací zařízení, kabely, transformátory a ochranná zařízení. Protože ztráty zahřívání vodičů rostou s druhou mocninou proudu, i mírné snížení proudu může snížit ztráty a tepelné namáhání podél silně zatížené trasy.

Indukční motory vyžadují magnetizační proud k vytvoření toku ve vzduchové mezeře. Tento proud je převážně jalový a je zvláště patrný, když stroj pracuje výrazně pod svým jmenovitým zatížením. U synchronního motoru s permanentními magnety jsou na rotoru umístěny trvalé magnety, takže rotorem indukované magnetické pole není třeba vytvářet stejným způsobem pomocí magnetizačního proudu dodávaného ze statoru. Stator stále vede řízený proud, jehož jalová složka závisí na pohonu, režimu řízení, otáčkách, krouticím momentu a konstrukci stroje. Motor však lze v mnoha aplikacích provozovat blíže k jednotkovému základnímu účiníku než srovnatelný indukční motor.

Tam, kde synchronní motor s permanentními magnety mění elektrický obraz

Klíčovým mechanismem je buzení pole. V běžném indukčním stroji stator dodává jak proud vyvolávající točivý moment, tak magnetizační proud. V motoru s trvalými magnety (PMSM) poskytují rotorové magnety magnetický tok rotoru. Řízený pohon s vektorovou regulací pak může regulovat složky proudu na ose d a ose q tak, aby byl vytvořen požadovaný točivý moment a zároveň byl minimalizován nadbytečný jalový proud v rámci provozních limitů motoru a střídače.

To může ve výrobní distribuci přinést tři související výhody:

• Nižší proud ve vedení pro stejný hřídelový výkon: pokud se požadavek na činný výkon (kW) nezmění, ale klesne jalová složka, mohou klesnout i zdánlivý výkon (kVA) a proud.
• Nižší ztráty I²R: nižší efektivní proud v kabelech, sběrnicích, vinutích transformátorů a přechodových odporech znamená nižší ztráty závislé na proudu.
• Větší využitelná kapacita rozvodné soustavy: snížený požadavek na zdánlivý výkon (kVA) může vytvořit rezervu pro další zátěž bez nutnosti zvětšovat transformátor nebo vedení.

Žádný z těchto účinků nesmí být odvozen pouze z typového štítku. Vysoká třída účinnosti a příznivý výkonový faktor motoru jsou užitečnými ukazateli, avšak nezastupují měření prováděná při skutečném zatěžovacím profilu.

Proč částečné zatížení často nabízí největší příležitost

Mnoho čerpadel, ventilátorů, kompresorů, dopravníků a pomocných procesních zařízení neprobíhá trvale za jmenovitého zatížení. Výrobní linka může mezi dávkami zůstat v režimu nečinnosti; jednotka pro úpravu vzduchu může sledovat teplotní smyčku; čerpadlo může být omezeno nebo zpomaleno. Právě zde porovnání pouze účinnosti při plném zatížení může skrýt rozdělovací efekt.

Užitečným posunem ve specifikacích je položit otázku, zda se pracovní cyklus skutečně dostane do bodu, ve kterém je uváděna maximální účinnost. U zařízení, která dlouhou dobu pracují za částečné zátěže, je třeba prozkoumat mapu účinnosti, vstupní proud a základní účiník v celém provozním rozsahu – nikoli pouze v jmenovitém bodu. Pokud je zátěž stálá a blízká plné zátěži, přírůstková výhoda z hlediska jalového výkonu může být menší; pokud se zátěž výrazně mění, mohou být důsledky kombinovaného chování řídicího systému a motoru významnější.

Nepletejte zlepšení motoru s kompenzací pomocí kondenzátorových bank

Kondenzátorové banky kompenzují induktivní kVAr na sběrnici nebo vedení. Trvalýmagnetický synchronní motor snižuje nebo mění jalový výkon požadovaný přímo u zátěže. Tyto přístupy se mohou navzájem doplňovat, avšak nejsou zaměnitelné.

Je lákavé považovat Motor s trvalými magnety za náhradu kondenzátorové banky. V praxi však továrna obsahuje také transformátory, jiné motory, svařovací zařízení a pohony s vlastním chováním z hlediska kvality elektrické energie. Jakékoli změny kondenzátorové banky by měly být provedeny na základě koordinované studie kvality elektrické energie, zejména v případech, kdy jsou běžně používány frekvenční měniče.

Praktický plán ověření pro napájecí vedení výrobního provozu

Začněte s výchozí úrovní namísto srovnání katalogových údajů. Měřte přívodní vedení, které zásobuje cílové zařízení, v reprezentativních provozních stavech: nezatížený chod, typické zatížení, maximální zatížení a všechny časté otáčkové body. Zaznamenejte hodnoty ve watech (kW), jalových voltampérech (kVAr), zdánlivých voltampérech (kVA), efektivním proudu (RMS current), napětí, základním účiníkem, celkovým účiníkem a celkovým harmonickým zkreslením proudu (current THD). Pokud elektrárna používá poplatky za špičkový odběr nebo smluvní limity účiníku, zaznamenejte také údaje za fakturační interval.

• Zmapujte profil zátěže. Určete, kolik hodin probíhá v každém rozsahu rychlosti a krouticího momentu; jediné bodové měření je zřídka postačující.
• Potvrďte hranici systému. Rozhodněte, zda se porovnání měří na svorkách motoru, vstupu frekvenčního měniče (VFD), místního rozvaděče nebo hlavního distribučního panelu.
• Porovnejte výstupy stejného typu. Ověřte otáčky hřídele, průtok procesu, tlak, průtok nebo dopravovanou hmotnost, aby nižší proud neznamenal pouze nižší výrobu.
• Zkontrolujte kvalitu napájecího proudu na straně měniče. Prohlédněte si vstupní reaktory, filtry, chování stejnosměrné sběrnice a meze harmonických složek spolu se základním jalovým výkonem v kVAr.
• Znovu posuďte kroky kondenzátorové kompenzace. Po stabilizaci nových provozních údajů určete, zda stávající kroky kompenzace stále odpovídají požadavkům.

Specifikace, které rozhodují o skutečnosti výhody

Žádat od dodavatelů údaje o účinnosti a proudu v celém plánovaném rozsahu otáček a krouticího momentu, nikoli pouze v jmenovitém bodu. Potvrdit kompatibilitu měniče, povolenou frekvenci spínání, způsob chlazení, izolační systém, omezení délky kabelu a nastavení ochran. Klasifikace účinnosti podle IEC poskytují užitečný kontext pro srovnání, avšak tvrzení o shodě je třeba ověřit proti konkrétnímu motoru a příslušnému rozsahu normy.

Kontrolní seznam uvedení do provozu synchronního motoru s permanentními magnety

Použijte tento stručný kontrolní seznam, abyste porovnání zaměřili na důkazy z provozu, nikoli na předpoklady z typového štítku:

• Synchronní motor s permanentními magnety (PM): zaznamenejte činný výkon v kW, jalový výkon v kVAr, zdánlivý výkon v kVA, proud a rychlost výroby na vstupu VFD.
• Motor s permanentními magnety (PMSM): porovnejte odpovídající body rychlosti a krouticího momentu, účiník základní i celkový, celkové zkreslení proudu (THD), teplotu kabelu a hranici přívodu.
• Synchronní motor s permanentními magnety: ověřte nastavení pohonu, filtry, odezvu kondenzátorové banky, srovnatelné intervaly zatížení a přijímací údaje.

Přičtěte synchronní motor s permanentními magnety pouze tehdy, když jsou srovnatelné jeho elektrické a výrobní hranice.

Když je případ nejsilnější – a kdy není

Synchronní motor s permanentními magnety má největší smysl zkoumat tam, kde běží velký počet indukčních motorů po dlouhou dobu, kde se zátěž často provozuje pod jmenovitým bodem, kde je omezen proud napájecího vedení nebo zatížení transformátoru a kde je již vyžadováno řízení rychlosti. Běžnými kandidáty jsou ventilátory, čerpadla, kompresory a zařízení pro nepřetržitou manipulaci s materiálem, pokud proces a architektura pohonu vyhovují.

Případ je slabší, pokud již stávající motor pracuje blízko optimálního bodu, doba provozu je nízká, cesta ztrát rozvodu je krátká nebo problémy s kvalitou napájení z měniče frekvence (VFD) nebyly řešeny technicky. Tato technologie nenahrazuje nedostatečně dimenzované kabely, špatnou vyváženost napětí ani neovládané harmonické složky.

Výhoda individuálního přizpůsobení ENNENG

Žádné dvě průmyslové provozy nemají stejné prostorové nebo mechanické omezení. eNNENG se odlišuje tím, že neposkytujeme pouze standardní katalogové výrobky; specializujeme se na dodávku dodávka motor s trvalým magnetem na míru přizpůsobený vaší konkrétní aplikaci.

Podporováno naším elitním týmem výzkumu a vývoje, jehož součástí jsou inženýři z Národního centra pro výzkum trvalých magnetů z vzácných zemin, a zajištěno desítkami patentů. Nabízíme individuální řešení pro vysoké napětí (6 kV/10 kV) i nízké napětí (380 V/660 V/1140 V), která přesně odpovídají vašemu stávajícímu technickému prostředí. Od zařízení pro úpravu vody a ropných vrtů až po výbušné hornické prostředí – dosahujeme optimálního výkonu tam, kde univerzální motory selhávají.

Pokud posuzujete komerční trvalé magnetické motory k prodeji a potřebujete technicky navržené řídicí řešení, které zaručuje účinnost a dlouhou životnost, je ENNENG vaším důvěryhodným partnerem. Kontaktujte ENNENG ještě dnes .Promluvte si s naším technickým inženýrským týmem, abyste obdrželi přizpůsobený návrh řídicího systému.

• WhatsApp:+86 18562780228
• E-mail: [email protected]
• Telefon:  +86 532 66000559