למה מנוע סינכרוני עם מגנטים קבועים מקטין את אובדן ההספק הראקטיבי ברשתות הפצה של חשמל במפעלים

מפעל יכול להכיל קיבולת טרנספורמטור מספקת ועדיין לחוות מטענים מעובדים, חימום מוגבר בכבלים או קריאות יחס-הספק נמוכות. הסיבה היא לעתים קרובות לא מחסור בקילוואט שימושיים, אלא הזרם הנדרש ליצירת שדות מגנטיים. א מנוע סינכרוני עם מגנטים קבועים יכולה לצמצם מקור אחד חשוב של זרם זה, משום שהשדה הרוטרי שלה נוצר על ידי מגנטים קבועים ולא על ידי עירור רוטרי שמשופע מהספק החשמלי הלא-סינוסואידלי. ההבחנה הזו יכולה לפגוע בדרישת הספק הרטיבי המגניטי של המנוע, ובמחזור עבודה מתאימה - גם לצמצם את האובדן הקשור לזרם בחלק העליון של המערכת.

המונח החשוב הוא "במחזור עבודה המתאים." החלפת מנוע אינה פרויקט כללי לתיקון מקדם ההספק. נשלטים בעלי מהירות משתנה, הרמוניות, ציוד בעל עומס קל, אורך כבל, עומס על הטרנספורמטור והבנק הקיים של הקondenסטורים יכולים לפגוע בכל מה שמדיד במד המפעל. לכן, השאלה המועילה היא לא האם מנוע מגנט קבוע (PMSM) יעיל, אלא האם הוא מפחית את ה-kVAr והזרם שזורמים בפועל דרך מעבר מסוים.

ההספק הראקטיבי הוא בעיה של זרם התפלגות, ולא רק מספר בחשבונית החשמל

במערכת מנוע זרם חילופין, הספק האקטיבי (קילוואט) מייצר עבודה על הציר, בעוד שהספק הראקטיבי (קילו וולט-אמפר ריאקטיבי) תומך בשדות המגנטיים. יחד הם קובעים את הספק הנראה (קילו וולט-אמפר). עבור עומס מכני נתון, מקדם הספק נמוך יותר פירושו שזרם רב יותר חייב לעבור דרך ציוד המפסקים, הכבלים, הטרנספורמטורים והמכשירים להגנה. מאחר שאובדן החום במוליכים עולה עם ריבוע הזרם, גם הפחתת זרם מינורית יכולה להקל על האובדים ועל המתח התרמי לאורך מסלול בעל עומס כבד.

למנועי אינדוקציה יש צורך בזרם מגניטיזציה כדי ליצור את שדה הפער האווירי. הזרם הזה הוא בעיקר ריאקטיבי והוא בולט במיוחד כאשר המנוע פועל בהרבה מתחת לטעינה הנומינלית שלו. למנוע סינכרוני עם מגנטים קבועים יש מגנטים קבועים על הרוטור, ולכן שדה הרוטור אינו נוצר בדרך הזו מהזרם המגניטיזציה שסופק על ידי הסטטור. הסטטור עדיין מעביר זרם מבוקר, והרכיב הריאקטיבי שלו תלוי בממיר, במצב הבקרה, במהירות, ברתע ובעיצוב המנוע. עם זאת, ניתן להפעיל את המנוע קרוב יותר לגורם הספק יסודי של אחד מאשר מנוע אינדוקציה דומה ברוב היישומים.

היכן שמונע סינכרוני עם מגנטים קבועים משנה את התמונה החשמלית

המנגנון המרכזי הוא הפעלת שדה. במכונה אינדוקטיבית קונבנציונלית, הסטטור מספק גם זרם יוצר מומנט וגם זרם מגניש. במנוע עם מגנטים קבועים (PMSM), המגנטים ברוטור מספקים את שדה הרוטור. מנהל וקטוריאלי יכול לאחר מכן לשלוט בתרכיבי הזרם בציר d ובציר q כדי לייצר את המומנט הנדרש, תוך מניעת זרם ריאקטיבי מיותר בתוך הגבולות ההפעלה של המנוע והמתמר.

זה יכול ליצור שלושה שיפורים קשורים בתוך מערכת הפצה במפעל:

• זרם נמוך יותר במערכת המזינה עבור אותה משימה על הציר: כאשר דרישת הקילוואט אינה משתנה אך הרכיב הראקטיבי יורד, גם הקילובולט-אמפר והזרם יכולים לרדת.
• הפסדים נמוכים יותר מסוג I²R: זרם אפקטיבי נמוך יותר דרך כבלים, מערכות קווים, ליפופי טרנספורמטורים ותנגדות מגע – פירושו הפסדים תלוית-זרם נמוכים יותר.
• קיבולת התפלגות שימושית גבוהה יותר: דרישה נמוכה יותר לקילובולט-אמפר עשויה ליצור שולי בטחון לטענים נוספים ללא צורך בגידול בגודל הטרנספורמטור או מערכת המזינה.

אף אחד מאלה לא צריך להיערך רק על סמך שם המודל. מחלקת יעילות גבוהה וגורם הספק של המנוע הינו מדד שימושי, אך הוא אינו תחליף למדידות בפרופיל העומס האמיתי.

למה מפעלים המפעילים את ציודם בחלק מהעומס רואים לעתים קרובות את ההזדמנות הגדולה ביותר

רבים מהמזרקים, המפוחים, המניעים, הרצועות והעזרים התהליכיים אינם פועלים בעומס הנקוב. קו ייצור עלול להיות במנוחה בין אצווה לאצווה; יחידת טיפול באויר עלולה לפעול לפי לולאת טמפרטורה; מזרק עלול להיות מוסגר או לאט. כאן השוואת היעילות רק בעומס מלא עלולה להסתיר את האפקט של התפלגות העומס.

החלפה מועילה של مواصفות היא לשאול האם מחזור העבודה אכן מגיע לנקודה שבה נאמרה היעילות המרבית. עבור ציוד שפועלת תקופות ארוכות בחלק מהעומס, יש לבחון את מפת היעילות, זרם הקלט וגורם ההספק היסודי על פני טווח הפעולה – ולא רק בנקודת הדרוג. אם העומס יציב וקרוב לעומס מלא, היתרון הנוסף בהספק הראקטיבי עשוי להיות קטן יותר; אם העומס משתנה במידה רבה, התנהגות הבקרה המשולבת והמנוע עשויה להיות משמעותית יותר.

אל תבלבלו בין שיפור המנוע לתיקון ע"י קבוצת קondenסаторים

קבוצות קondenסаторים פועלות כדי לפצות על kVAr אינדוקטיבי באוטו או במערכת הזנה. מנוע סינכרוני עם מגנטים קבועים מפחית או משנה את הדemand הראקטיבי במנוע עצמו. שתי הגישות הללו יכולות לתמוך זו בזו, אך אינן ניתנות להחלפה.

קל לחשוב על מכונה עם מגנטים קבועים כחלופה לבנק קondenסאטורים. למעשה, במפעל יש גם טרנספורמטורים, מנועים אחרים, ציוד ריתוך ומנועים בעלי תדר משתנה, אשר כל אחד מהם מתנהג באופן שונה באיכות הספק. כל שינוי בבנק הקondenסאטורים חייב להתבצע בהתאם למחקר מאורגן באיכות הספק, במיוחד באזורים שבהם מנועים בעלי תדר משתנה נפוצים.

תוכנית אימות פרקטית עבור מזין מפעל

התחל עם בסיס ייחוס במקום השוואה לקטלוג. מדוד את המזין שמספק חשמל לציוד היעד במצבים מייצגים של ייצור: מנוחה, עומס טיפוסי, עומס מרבי, וכל נקודות מהירות נפוצות. רשם קילוואט, קילוואר, קילובולט-אמפר, זרם אפקטיבי (RMS), מתח, מקדם הספק יסודי, מקדם הספק כולל ותנודה הרמונית כוללת של הזרם (THD). אם במפעל נמצאים תעריפי ביקוש או מגבלות חוזיות על מקדם הספק, רשם גם את נתוני החיוב לפי פרקי הזמן הרלוונטיים.

• למפות את פרופיל העומס. לזהות כמה שעות מתרחשות בכל טווח מהירות וטורק; קריאה בודדת נדירה מאוד שהיא מספיקה.
• לאשר את גבולות המערכת. להחליט האם ההשוואה נמדדת במבוא המנוע, במבוא ה-VFD, בלוח המקומי או בלוח הפצה מרכזי.
• להשוות פלט זהה לזה. לאשר את מהירות הציר, את קצב התהליך, את הלחץ, את הזרימה או את מסת החומר שמועבר, כדי שזרם נמוך יותר לא ייצג רק ייצור נמוך יותר.
• לבדוק את איכות הספקת החשמל בצד ה-Drive. לבדוק ריאקטורים במבוא, מסננים, התנהגות של אוטר ה-DC, מגבלות הרמוניות, וכן את ה-kVAr הבסיסי.
• לבחון מחדש את שלבי הקondenסאטורים. לאחר שנתוני הפעולה החדשים יציבים, לקבוע אם שלבי ההשראה הקיימים עדיין מתאימים.

פרטי המפרט שקובעים האם התועלת אמיתית.

לבקש מהספקים נתונים על היעילות והזרם לאורך טווח המהירות-מומנט הרצוי, לא רק בנקודה הנומינלית. לאשר את תאימות הממיר, תדר החילוף המותר, שיטת הקירור, מערכת הבידוד, אילוצי אורך הכבל וההגדרות להגנה. סיווגי היעילות לפי IEC מספקים הקשר שימושי להשוואה, אך יש לאמת טענות על התאמה מול המנוע הספציפי והתקנים הרלוונטיים.

רשימת ביקורת להטמעת מנוע סינכרוני עם מגנטים קבועים.

להשתמש ברשימת הביקורת המוקצרת הזו כדי לשמור על השוואה שמבוססת על ראיות מהמפעל ולא על הנחות מפלטת השם.

• מנוע סינכרוני עם מגנטים קבועים: לרשום kW, kVAr, kVA, זרם וקצב ייצור במבוא ה-VFD.
• מנוע עם מגנטים קבועים (PMSM): להשוות נקודות מהירות/טורק תואמות, ערך עיכוב בסיסי וכולל, אחוז עיוות זרם (THD), טמפרטורת הכבל וגבול המזינה.
• מנוע סינכרוני מסוג PM: לאשר את הגדרות הנהגה, המסננים, תגובת בנק הקondenסטורים, פרקי הזמן של הביקוש הדומים וקריאות הקבלה.

מאפשרים זיכוי למסבבת סינכרונית עם מגנטים קבועים רק כאשר גבולותיה החשמליים והתוצרתיים ניתנים להשוואה.

כאשר המקרה חזק ביותר — וכשאינו כזה

מסבבת סינכרונית עם מגנטים קבועים שווה את המחקר שלה בעיקר באזור שבו קיימת אוכלוסייה גדולה של מסבבות השראה שפועלות שעות ארוכות, שם עומסים פועלים לעיתים קרובות מתחת לנקודה הנומינלית, שם הזרם במזין או עומס הטרנספורמטור מוגבלים, ושם יש כבר צורך בשליטה במהירות משתנה. מפרici, משאבות, דחפי אוויר וציוד לעיבוד חומר רציף הם מועמדים נפוצים, בתנאי שמבנה התהליך והמניע תואמים.

המקרה חלש יותר כאשר המנוע הקיים כבר פועל קרוב לנקודה אופטימלית, זמן ההפעלה נמוך, מסלול האובדן של ההתפלגות קצר או שבעיות איכות החשמל מה-VFD לא תוקנו.

יתרון ההתאמה האישית של ENNENG

אין שתי מתקנות תעשייתיות זהות במגבלות המרחביות או המכאניות שלהן. eNNENG מבדילה עצמה מאחר שהיא אינה מספקת רק מוצרים קאטלוגיים מוכנים מראש; אנו מתמחים באספקת מספק מנוע קבע עם מגנטים קבועים מותאם אישית מותאם ליישום הספציפי שלך.

תומך על ידי צוות המחקר והפיתוח המוביל שלנו, הכולל מהנדסים מהמרכז הלאומי להנדסת מגנטים קבועים מסגסוגות נדירות, ומאושר על ידי עשרות פטנטים, אנו מייצרים פתרונות מותאמים למתח גבוה (6 קילו-וולט/10 קילו-וולט) ומתח נמוך (380 וולט/660 וולט/1140 וולט) כדי להתאים את היעילות לשטח הקיים שלכם. מתחנות טיהור מים ובארות נפט ועד לסביבות כרייה עמידות להתפוצצות – אנו מספקים ביצועים אופטימליים במקום שבו מנועים כלליים נכשלים.

אם אתם בוחנים מנועים קבעיים עם מגנטים קבועים למסחר ולמכירה וצריכים פתרון נחיתה מהנדס שמבטיח יעילות ואורך חיים, ENNENG הוא השותף המאומן שלכם. יצירת קשר עם ENNENG היום .דברו עם צוות ההנדסה הטכנית שלנו כדי לקבל הצעת נחיתה מותאמת אישית.

• ווטסאפ: +86 18562780228
• דוא"ל:  [email protected]
• טלפון:  +86 532 66000559