Miért javítja a PMSM ipari ventilátorok esetében a gyári tápegyszerűsítési rendszerek teljesítménytényezőjét

Amikor egy gyár felülvizsgálja a ventilátorok energiafelhasználását, a beszélgetés gyakran a motor hatásfokánál áll meg. Ez azonban figyelmen kívül hagy egy második, villamosrendszerre vonatkozó kérdést: mennyi áramot kell a tápellátásnak szállítania a munka ellátásához? A PMSM ipari ventilátorokhoz javíthatják ezt a képet, mert az állandómágneses szinkronmotor nem igényel forgórész-mágnesesítő áramot ugyanolyan módon, mint az indukciós motor. Azonban a hasznos válasz pontosabb, mint hogy „PMSM = jobb teljesítménytényező”. A gyár a motor, a frekvenciaváltó (VFD), a vezérlési beállítások, a ventilátor üzemi ciklusa és a harmonikus környezet együttes viselkedését látja.

Egy mérnök számára, aki egy állandómágneses motoros (PMSM) csomagot hasonlít össze egy indukciós ventilátorcsomaggal, a gyakorlati cél nem egy névplacskán szereplő állítás. A cél az indokolatlanul magas áramfelvétel csökkentése, a ventilátor stabil vezérlése és a létesítmény tényleges üzemeltetési körülményeinek mérhető javulása.

Kezdjük a teljesítménytényező változásával egy ventilátorrendszerben

A teljesítménytényező azt írja le, milyen hatékonyan alakul át a látszólagos teljesítmény hasznos valódi teljesítménnyé. Egy hagyományos váltakozóáramú motorrendszerben a meddő teljesítmény a forgatónyomaték létrehozásához szükséges mágneses mezők fenntartását szolgálja. Ez terhelést jelent a transzformátorokra, kábelekre, kapcsolóberendezésekre és generátorokra, annak ellenére, hogy közvetlenül nem forgatja a ventilátort. Ezért egy alacsonyabb teljesítménytényező ugyanazon kW-igény mellett nagyobb áramfelvételt eredményez, növelve a vezetékek veszteségét és igénybe véve az elosztórendszer kapacitását.

Egy indukciós motor a rotor mágneses mezőjét a gerjesztőáram segítségével hozza létre. Egy PMSM ipari ventilátorokhoz állandó mágneseket használ a forgórészén, így csökkenthető a gerjesztő összetevő a motor csatlakozóin. Megfelelő áramvezérléssel a tekercsáramot közelebb lehet igazítani a nyomatékot létrehozó tengelyhez. Ez az elektromos mechanizmus áll a teljesítménytényező-javulás mögött.

Fontos határvonal van: a motor csatlakozóin mért teljesítménytényező nem azonos automatikusan a gyár főelosztóján mért teljesítménytényezővel. Ha a ventilátor frekvenciaváltós meghajtással működik, akkor a meghajtó bemeneti egyenirányítója, a DC-kapcsolat, a hálózati reaktor, a passzív vagy aktív harmonikus szűrés, valamint a többi üzemterhelés is befolyásolja azt a számot, amelyet a villamosenergia-szolgáltató mérője rögzít.

Miért jelentős gyakran az ipari ventilátorok esetében a haszon

A ventilátorok kiváló jelöltek, mivel a levegőáramlás-igény gyakran változó. Ahelyett, hogy fojtószelepeket használnánk állandó fordulatszámon működő motor mellett, egy frekvenciaváltó (VFD) csökkentheti a ventilátor fordulatszámát, hogy az illeszkedjen a szellőzési, hűtési vagy folyamat-igényekhez. A ventilátorok affinitási törvényei szerint a térfogatáram kb. arányos a fordulatszámmal, a nyomás kb. a fordulatszám négyzetével, a tengelyteljesítmény pedig kb. a fordulatszám köbével. Ezért egy mérsékelt fordulatszámcsökkentés lényegesen csökkentheti a valós teljesítmény-igényt.

Ez az alacsony terhelésű üzemelési tartomány az, ahol a motor kiválasztása döntő fontosságú. Az állandó mágneses motorok kedvező hatásfokot és vezérelhetőséget tudnak biztosítani egy széles fordulatszám-tartományon, ha a motort és a frekvenciaváltót megfelelően összeillik. Egy PMSM ipari ventilátorokhoz ezért csökkentheti mind a kW-fogyasztást, mind az indukciós motorhoz kapcsolódó meddő áramterhelést. A két előny összefügg, de különböző: az alacsonyabb kW-fogyasztás nem bizonyítja a jobb teljesítménytényezőt, és a jobb teljesítménytényező önmagában nem bizonyítja az alacsonyabb kWh-fogyasztást.

Motor teljesítménytényezője vs. meghajtó bemeneti teljesítménytényezője

Ez a különbség megakadályozza számos csalódott utólagos felszerelési várakozást. A kimeneti oldalon a VFD vezérelt hullámformát szolgáltat a permanens mágneses motorhoz (PMSM). A bemeneti oldalon egy szokásos hatfélhullámú egyenirányító nem szinuszos áramot vonhat le. A helyettesítési teljesítménytényező magas lehet, miközben az igazi teljesítménytényezőt az áram harmonikus torzulása csökkenti.

Ezért egy gyárnak legalább négy értéket kell ellenőriznie a felszerelés előtt és után:

• Valódi teljesítmény (kW): a ventilátorrendszer által felhasznált hasznos villamos teljesítmény.
• Meddő teljesítmény (kVAr): a mágneses mező fenntartásával és egyéb meddő hatásokkal kapcsolatos rész.
• Látszólagos teljesítmény (kVA): a tápegyszerű berendezésekre kifejtett terhelés.
• Igazi teljesítménytényező és áram-THD: a VFD bemenetén vagy a megfelelő elosztópulton mért érték.

Ha a gyárban kondenzátorbankok vannak, azok vezérlőjét is értékelni kell. Egy VFD-gazdag rendszer mérési eredményektől és a létesítmény teljesítményminőségi korlátaitól függően torzított reaktorokat, harmonikus szűrőket vagy aktív bemenetet igényelhet. A kondenzátorok hozzáadása anélkül, hogy ellenőriznénk a rezonanciát és a harmonikusokat, nem biztonságos helyettesítés egy megfelelő meghajtó-bemeneti értékelésre.

Ahol egy PMSM ventilátor-kicserélés javíthatja a gyár kapacitását

Fontolja meg egy szellőztetési bank alkalmazását, amely ciklikusan vált alacsony, közepes és magas igény között. Indukciós motorral, csappantyúszabályozással és rossz részterhelési körülmények mellett a rendszer több áramot is felvehet, mint amennyit a levegőigény indokolna. A szabályozási stratégia lecserélése egy VFD-vel működtetett PMSM-mel ipari ventilátorokhoz lehetővé teszi a rendszer számára, hogy csökkentse a fordulatszámot, ha a folyamat ezt engedi. Az alacsonyabb nyomatékigény csökkenti a kW-ot, miközben a motor gerjesztési jellemzői csökkenthetik a reaktív összetevőt a motor oldalán.

Az eredmény hasznos kapacitáskiemelést eredményezhet a felsőbb szintű berendezésekben. Az alacsonyabb áram csökkenti az I²R veszteségeket a tápellátó vezetékekben, és segíthet elkerülni a transzformátor vagy generátor túlterhelését, amelyet a kVA, nem csupán a kW határoz meg. Ennek ellenére a haszon kiszámítását mért időintervallumokból kell elvégezni, nem pedig a motor névleges adataiból következtetni.

Öt műszaki adat-ellenőrzés PMSM ventilátorcsomag kiválasztása előtt

• Térképezze le a tényleges üzemmódot. Rögzítse a ventilátor fordulatszámát, nyomását, légáramlás-közvetítő értékét, kW-fogyasztását és üzemidejét. Egy olyan ventilátor, amely közel egyetlen rögzített ponton üzemel, nem feltétlenül igazolja ugyanazt a tervezési döntést, mint egy olyan ventilátor, amelynek napi ingadozása széles.
• Erősítse meg a VFD kompatibilitását. A meghajtó támogatnia kell a PMSM vezérlést, és a beállítási paramétereket a gyártó által megadott motoradatok alapján kell beállítani. A szenzormentes és az enkóder-alapú vezérlés eltérő indítási és alacsony sebességű viselkedést eredményez.
• Adja meg a mérési pontot. Határozza meg, hogy az elfogadási kritérium a motor oldali teljesítménytényező, a VFD bemeneti valódi teljesítménytényezője, az MCC-elosztó vagy a létesítmény főellátása. Ezek nem cserélhetők fel egymással.
• Elemezze a harmonikusokat és a meglévő korrekciós berendezéseket. Mérje meg az áram teljes torzítási szintjét (THD), és ellenőrizze a kondenzátorbank kapcsolását, a reaktorokat és a transzformátor terhelését a felújítás véglegesítése előtt.
• Ellenőrizze a mechanikai ventilátor illeszkedését. A nyomaték-sebesség igények, a tehetetlenség, a csapágyak, a rögzítés és a légáramlás teljesítménye egyaránt megfelelőnek kell lennie az új üzemeltetési tartománynak. Egy nagy hatásfokú motor nem tudja kijavítani a helytelenül kiválasztott ventilátort vagy a korlátozó légcsatornarendszert.

Gyakorlatias ellenőrzési terv

Kérje meg a szállítót vagy integrátort, hogy határozza meg az alapvonalat és az elfogadási tesztet. Rögzítsen három reprezentatív üzemelési pontot egyetlen teljes sebességű pillanatkép helyett. Mindegyik pontnál rögzítse a feszültséget, az áramot, a kW-ot, a kVAr-t, a kVA-t, a valódi teljesítménytényezőt, az áram torzítási tényezőjét (THD), a hűtőventilátor fordulatszámát és a folyamat feltételeit. Hasonlítsa össze az ekvivalens légáramlást vagy nyomást, majd tekintse át az adatokat az üzem villamos hálózati minőségéért felelős mérnökével.

Nemzetközi projekteknél ellenőrizni kell az energiahatékonysági osztályokat és a vizsgálati módszereket a vonatkozó piaci követelményekkel szemben. Az IEC TS 60034-30-2 szabvány releváns kontextust nyújt a változó fordulatszámú váltakozóáramú motorok energiahatékonysági osztályozásához, de nem helyettesíti a helyszínre szabott villamosmérnöki tanulmányt. Hasonlóképpen egy magas energiahatékonysági osztályozás nem garantálja, hogy a meghajtó bemenete megfelel egy adott közműellátó teljesítménytényezőjének vagy harmonikus korlátnak.

Amikor a PMSM nem az egyetlen megoldás

A PMSM ipari ventilátorokhoz nem feltétlenül a megfelelő frissítés minden ventilátor esetében. Ha egy ventilátor folyamatosan, stabil üzemi ponton üzemel, akkor egy megfelelő méretű, magas hatásfokú indukciós motor egyszerűbb gazdasági megoldás lehet. Ha az elosztórendszer fő problémája a számos meglévő hajtásból eredő harmonikus torzítás, akkor egyetlen motor kimeneti oldali viselkedésének javítása önmagában nem oldja meg a létesítmény szintjén jelentkező problémát.

Ha kereskedelmi állandómágneses motorokat értékel és szüksége van egy mérnöki szinten kidolgozott meghajtó megoldásra, amely hatékonyságot és hosszú élettartamot garantál, az ENNENG megbízható partnere. Lépjen kapcsolatba az ENNENG-gel még ma .Beszéljen műszaki mérnöki csapatunkkal egy egyedi meghajtó ajánlat elkészítéséért.

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