Miksi pysyväismagneettinen synkronimoottori vähentää loistehohäviöitä tehtaan sähköverkoissa

Tehtaalla voi olla riittävä muuntajakapasiteetti, mutta silti esiintyä ylikuormitettuja syöttöjohtoja, kiihtynyt kaapelien lämpeneminen tai huonot tehokerroinlukemat. Syy ei useinkaan ole hyödyllisen tehon (kW) puute, vaan magneettikenttien muodostamiseen tarvittava virta. A Pysyväismagneettisella synkronimoottorilla voi vähentää yhtä tärkeää tämän virran lähdettä, koska sen roottorin magneettikenttä syntyy pysyvistä magneeteista eikä vaihtovirtalähteestä otetusta roottorin herätysvirrasta. Tämä ero voi alentaa moottorin magneetointiin liittyvää loistehon tarvetta ja sopivassa käyttösyklissä vähentää virtaan liittyviä tappioita virtalähteen suuntaan.

Tärkeä ehto on »oikeassa käyttösyklissä«. Moottorin vaihto ei ole yleiskäyttöinen tehokerroinparannushanke. Muuttuvan nopeuden ohjaimet, ylätaajuudet, kevyesti kuormitettu laitteisto, kaapelipituus, muuntajan kuormitus ja olemassa oleva kondensaattoripankki voivat kaikki vaikuttaa siihen, mitä tehdasmittari näyttää. Hyödyllinen kysymys ei siis ole pelkästään se, onko pysyväismagneettimoottori (PMSM) tehokas, vaan se, vähentääkö se todellisia kVAr-arvoja ja virtaa, jotka kulkevat tietyn syöttölinjan läpi.

Loisteho on jakeluvirtaongelma, ei ainoastaan sähköverkkoyhtiön laskun numero

AC-moottorijärjestelmässä todellinen teho (kW) tuottaa akselityötä, kun taas loisteho (kVAr) tukee magneettikenttiä. Yhdessä ne määrittävät näennäistehon (kVA). Tietyn mekaanisen kuorman tapauksessa alhaisempi tehokerroin tarkoittaa, että kytkinlaitteiden, kaapelien, muuntajien ja suojalaitteiden läpi on kuljettava enemmän virtaa. Koska johtimen kuumenemishäviö nousee virran neliön mukaisesti, jopa pieni virran vähentäminen voi lieventää häviöitä ja lämpökuormitusta voimakkaasti kuormitetussa piirissä.

Induktiomoottorit tarvitsevat magneettivuon muodostamiseen ilmavälin läpi magnetisoivaan virtaan. Tämä virta on suurimmaksi osaksi reaktiivista, ja se erottuu erityisen selvästi, kun moottori toimii huomattavasti nimelliskuormaansa alapuolella. PM-synkronimoottorissa roottorissa on pysyvät magneetit, joten roottorin magneettikenttää ei tarvitse luoda samalla tavalla staattorista tulevalla magnetisoivalla virralla. Staattori kuitenkin kuljettaa ohjattua virtaa, ja sen reaktiivinen komponentti riippuu käyttölaitteesta, ohjaustavasta, nopeudesta, vääntömomentista ja moottorin rakenteesta. Moottoria voidaan kuitenkin käyttää useissa sovelluksissa lähempänä ykköstä perustaajuuden tehokerrointa kuin vastaavaa induktiomoottoria.

Siellä, missä PM-synkronimoottori muuttaa sähkökuvaa

Avainmekanismi on kenttäherätys. Tavallisessa induktiomoottorissa statorin toiminta kattaa sekä vääntöä tuottavan virran että magneettivuon tuottavan virran. Pysyväismagneettimoottorissa (PMSM) roottorin magneteista muodostuu roottorin vuonti. Vektoriohjattu ajuri voi sitten säädellä d-akselin ja q-akselin virrakomponentteja tuottaakseen vaaditun vääntömomentin samalla kun se välttää tarpeetonta reaktiivista virtaa moottorin ja invertterin käyttörajojen sisällä.

Tämä voi tuoda kolme liittyvää hyötyä tehtaan jakelussa:

• Alhaisempi syöttöjohtovirta samalle akselitehtävälle: kun tehon vaatimus (kW) pysyy muuttumattomana, mutta loistekomponentti laskee, myös kVA ja virta voivat laskea.
• Alhaisemmat I²R-häviöt: pienempi RMS-virta johtimissa, väylässä, muuntajan käämityksessä ja kontaktiresistanssissa tarkoittaa pienempiä virtariippuisia häviöitä.
• Suurempi käytettävissä oleva jakeluverkon kapasiteetti: alhaisempi kVA-vaatimus voi luoda tilaa muille kuormille ilman muuntajan tai syöttöjohtojen kokoa suurentavaa investointia.

Näistä vaikutuksista ei saa tehdä johtopäätöksiä pelkän nimikkeen perusteella. Korkea hyötysuhdeluokka ja suotuisa moottorin tehokerroin ovat hyödyllisiä indikaattoreita, mutta ne eivät korvaa mittauksia todellisella kuormituskäyrällä.

Miksi osakuorma-tehtaissa usein havaitaan suurin mahdollisuus

Monet pumput, tuuletintyypit, puristimet, kuljetinjärjestelmät ja prosessin apulaitteet eivät toimi jatkuvasti nimelliskuormalla. Tuotantolinja voi olla tauolla erien välillä; ilmanvaihtolaitteisto voi seurata lämpötilasäätöpiiriä; pumpun virtausta voidaan rajoittaa tai sen pyörimisnopeutta hidastaa. Tässä tilanteessa pelkän täyskuorman hyötysuhteen vertailu voi peittää jakautumisvaikutuksen.

Hyödyllinen lähestymistapa on kysyä, saavuttaako käyttökuormitus todella sen pisteen, jossa huipputehokkuus on ilmoitettu. Laitteille, jotka toimivat pitkiä aikoja osakuormalla, tulee tutkia tehokkuuskarttaa, syöttövirtaa ja perustehokerrointa koko käyttöalueella – ei ainoastaan nimellispisteessä. Jos kuorma on vakaa ja lähellä täyskuormaa, reaktiivisen tehon lisäetuna voi olla pienempi; jos kuorma vaihtelee laajasti, yhdistetty ohjaus- ja moottorikäyttäytyminen voi olla merkittävämpiä.

Älä sekoita moottorin parantamista kondensaattoriryhmän korjaukseen

Kondensaattoriryhmät kompensoivat induktiivisia kVAr-arvoja liitoskohdassa tai jakelulinjalla. PM-synkronimoottori vähentää tai muuttaa reaktiivista tehon tarvetta itse kuorman kohdalla. Nämä lähestymistavat voivat täydentää toisiaan, mutta niitä ei voida vaihtaa keskenään.

On houkuttelevaa käsitellä PM-konetta kondensaattoripankin korvaajana. Käytännössä tehdas sisältää myös muuntajia, muita moottoreita, hitsauslaitteita ja taajuusmuuttajia, joilla on omat teholaatumuotojensa ominaisuudet. Kaikki kondensaattoripankkien muutokset tulisi tehdä koordinoituna teholaatumuotojen tutkimuksen perusteella, erityisesti silloin, kun taajuusmuuttajia käytetään laajalti.

Käytännöllinen varmistussuunnitelma tehtaan syöttölinjalle

Aloita perustasosta, älä vertaa katalogeja. Mittaa syöttöjohto, joka tarjoaa virtaa kohdelaitteelle edustavissa tuotantotiloissa: odotustilassa, tyypillisessä kuormituksessa, huippukuormituksessa ja mahdollisissa usein käytetyissä nopeuspisteissä. Tallenna kW, kVAr, kVA, tehollisvirta, jännite, perustaajuuden tehokerroin, kokonaistehokerroin ja virran kokonaisharmoninen vääristymä (THD). Jos tehdas käyttää kysyntäkuluja tai sopimusperusteisia tehokertoimen rajoituksia, tallenna myös laskutusjakson tiedot.

• Karttaa kuormituskäyrä. Määritä, kuinka monta tuntia kuluu kussakin nopeus- ja vääntöalueessa; yksittäinen mittauspiste ei yleensä riitä.
• Vahvista järjestelmän rajat. Päätä, miten vertailu suoritetaan: moottorin liittimissä, taajuusmuuttajan syötteessä, paikallisessa paneelissa vai pääjakelulaatikossa.
• Vertaa toisiaan vastaavia tuotantotasoja. Varmista akselin pyörimisnopeus, prosessin tuottavuus, paine, virtaus tai kuljetettu massa, jotta pienempi virran kulutus ei johtuisi pelkästään alhaisemmasta tuotannosta.
• Tarkista moottorin puolen sähkön laatu. Tarkastele syöttöreaktoreita, suodattimia, tasasuuntaimen väylän käyttäytymistä ja harmonisten komponenttien rajoituksia sekä perustaajuisen kVAr:n arvoa.
• Arvioi uudelleen kondensaattorivaiheet. Kun uudet käyttötiedot ovat vakautuneet, päätä, ovatko nykyiset kompensointivaiheet edelleen sopivia.

Erikoismäärittelyt, jotka määrittävät, onko hyöty todellinen

Pyydä toimittajilta tehokkuus- ja virtatietoja koko tarkoitetun nopeus-momentti-alueen osalta, ei ainoastaan nimellispisteessä. Vahvista invertterin yhteensopivuus, sallittu kytkentätaajuus, jäähdytysmenetelmä, eristysjärjestelmä, kaapelipituusrajoitukset ja suojauksen asetukset. IEC:n tehokkuusluokittelut tarjoavat hyödyllistä vertailukontekstia, mutta vaatimustenmukaisuusväitteet on varmistettava tarkistamalla ne tarkan moottorin ja sovellettavan standardin soveltamisalan perusteella.

Vakamagneettisen synkronimoottorin käynnistyslista

Käytä tätä tiivistettyä listaa pitääksesi vertailun sidottuna tehdasmitattuihin tuloksiin eikä pelkästään nimellisarvo-oletuksiin:

• PM-synkronimoottori: kirjaa kW, kVAr, kVA, virta ja tuotannon määrä taajuusmuuttajan syötteessä.
• Vakiomagnetti-moottori (PMSM): vertaa vastaavia nopeus/vääntöpisteitä, perustaajuuden ja kokonaistehokerrointa, virran THD-arvoa, kaapelilämpötilaa ja syöttölinjan rajaa.
• PM-synkronimoottori: tarkista ajosäädöt, suodattimet, kondensaattoripankin vastaus, vertailtavat kulutusvälit ja hyväksyntämittaukset.

Hyväksy PM-synkronimoottori vain, kun sen sähköiset ja tuotantorajat ovat vertailukelpoisia.

Kun tapaus on vahvin – ja kun se ei ole

PM-synkronimoottoria kannattaa tutkia erityisesti silloin, kun suuri määrä induktiomoottoreita toimii pitkiä aikoja, kun kuormat toimivat usein nimellispistettä alhaisemmassa teholle, kun syöttölinjan virta tai muuntajan kuormitus on rajoitettu ja kun muuttuvan nopeuden säätö on jo tarpeen. Tuuletimet, pumput, puristimet ja jatkuvatoimiset materiaalinkäsittelylaitteet ovat yleisiä ehdokkaita, mikäli prosessi ja moottorinohjauksen arkkitehtuuri sopivat.

Tapaus on heikompi, kun olemassa oleva moottori toimii jo lähellä optimaalista pistettä, käyttöaika on lyhyt, jakeluhäviöpolku on lyhyt tai VFD:n aiheuttamia sähkön laatuun liittyviä ongelmia ei ole suunniteltu huomioon. Teknologia ei ole pikaratkaisu liian ohuille kaapeleille, huonolle jännitetasapainolle tai hallitsemattomille harmonisille värähtelyille.

ENNENG:n mukauttamispalvelun edut

Ei kaksi teollisuustilaa jaa samoja tilallis- tai mekaanisia rajoitteita. eNNENG erottautuu siitä, että emme toimita pelkästään valmiita katalogituotteita; meillä on erikoisuutena toimitus sovitettu pysyväismagneettimoottori sovitettu tiettyyn sovellukseesi.

Tukemme huippuluokan tutkimus- ja kehitystiimiä, johon kuuluu insinöörejä kansallisesta harppuunmaisen maametallien pysyvän magneetin tekniikkakeskuksesta, ja meillä on kymmeniä patentteja. Me suunnittelemme asiakkaan olemassa olevaan jalkapohjaan sopivia korkeajännite- (6 kV/10 kV) ja alhaisjännite- (380 V/660 V/1140 V) ratkaisuja. Toimitamme optimaalista suorituskykyä kaikenlaisissa ympäristöissä – vesikäsittelylaitoksista öljylähteisiin ja räjähdysvaarallisista kaivostoimialoista – siellä, missä yleiskäyttöiset moottorit eivät toimi.

Jos arvioit kaupallisesti saatavia pysyväismagneettisia moottoreita ja tarvitset suunnitellun ajuriratkaisun, joka takaa tehokkuuden ja pitkän käyttöiän, ENNENG on luotettava kumppanisi. Ota yhteyttä ENNENG:iin tänään .Puhu teknisen insinöörityömme kanssa saadaksesi mukautetun ajuriratkaisun ehdotuksen.

• WhatsApp:+86 18562780228
• Sähköposti:  [email protected]
• Puhelin:  +86 532 66000559