למה PMSM למאווררים תעשייתיים משפר את ביצועי מקדם ההספק של מערכות האספקה החשמלית במפעל

כשמפעל בוחן את צריכת האנרגיה של מאווררים, השיחה נעצרת לעתים קרובות על יעילות המנוע. בכך מתעלמים משאלה שנייה הנוגעת למערכת החשמל: כמה זרם חייבת אספקת החשמל לספק כדי לתמוך בעבודה? פמסמ למאווררים תעשייתיים יכול לשפר את התמונה הזו, משום שמנוע סינכרוני עם מגנט קבוע אינו זקוק לזרם מגנוט הרוטור באותה צורה שבה מנוע השראה זקוק לו. אך התשובה המועילה היא מדויקת יותר מ"פמסמ שווה לגורם הספק טוב יותר." במפעל רואים את ההתנהגות המשולבת של המנוע, הדרייבר תדר משתנה (VFD), הגדרות הבקרה, מחזור העבודה של המאוורר והסביבה ההרמונית.

למהנדס שמשווה חבילה של מנוע קבע עם מגנטים קבועים (PMSM) לחבילה של מנוע השראה עם מאוורר, המטרה המעשית איננה טענה על לוחית השם. המטרה היא זרם מיותר נמוך יותר, בקרת מאוורר יציבה ושיפור מדוד בתנאי הפעלה האמיתיים של המתקנים.

התחל עם מהי השינויים בגורם ההספק במערכת מאוורר

גורם ההספק מתאר עד כמה יעילות המהופך את ההספק המדומה להספק אמיתי מועיל. במערכת מנוע זרם חילופין קונבנציונלית, ההספק הראקטיבי תומך בשדות המגנטיים הנדרשים לייצור מומנט. הוא תופס קיבולת בטרנספורמטורים, בכבלים, בציוד המפסקים ובמחוללים, גם אם אינו מסובב ישירות את המאוורר. לכן, גורם הספק נמוך יותר מעלה את הזרם עבור דרישה נתונה בקילוואט, מגדיל את אובדי המוליכים וצורך בקיבולת ההתפלגות.

מנוע השראה יוצר את שדה הרוטור שלו באמצעות זרם מגניטיזציה. א ממנת PMSM למאווררים תעשייתיים משתמש במגנטים קבועים על הרוטור, ולכן יכול להפחית את רכיב המגנוט במבואות המנוע. בשליטה מתאימה על הזרם, ניתן לכוון את זרם הסטטור בצורה קרובה יותר לציר היוצר מומנט.

קיים גבול חשוב: מקדם ההספק במבואות המנוע אינו בהכרח זהה למקדם ההספק במבוא המפעל. אם המניע נשלט על ידי ממיר תדר משתנה (VFD), אז הממיר, מעגל ה-DC, השדה המגנטי של הקו, המסנן ההרמוני הפסיבי או האקטיבי, וכן שאר העומסים במפעל – כולם משפיעים על הערך שמודד מד הספק של חברת החשמל.

למה התועלת היא לעתים קרובות משמעותית לסניטרים תעשייתיים

מפענחים הם מועמדים חזקים מכיוון שדרישת זרימת האוויר משתנה לעיתים קרובות. במקום לשלוט בזרימה באמצעות מחסומים תוך כדי הפעלת מנוע במהירות קבועה, ניתן להשתמש בממיר תדר משתנה (VFD) כדי להפחית את מהירות המפענח בהתאם לצרכים של ונטילציה, קירור או תהליך. חוקי הדמיון של מפענחים מצביעים על כך שהזרימה משתנה בקירוב לפי המהירות, הלחץ משתנה בקירוב לפי ריבוע המהירות, והעוצמה על ציר הסיבוב משתנה בקירוב לפי הקובייה של המהירות. לכן, הפחתה מתונה במהירות יכולה להפחית באופן משמעותי את דרישת ההספק האפקטיבי.

טווח הפעולה הזה, שבו עומס נמוך, הוא המקום שבו בחירת המנוע היא קריטית. מנועים עם מגנטים קבועים יכולים לשמור על יעילות טובה ובקרה טובה לאורך טווח רחב של מהירויות כאשר המנוע והממיר תדר משתנה מתאימים זה לזה בצורה נכונה. א ממנת PMSM למאווררים תעשייתיים יכול לפיכך להפחית הן את צריכת הקילוואט והן את העומס של הזרם הריאקטיבי הקשור למנוע סלילי. שני היתרונות האלה קשורים זה לזה אך שונים: הפחתה בקילוואט אינה מהווה הוכחה לייעילות פקטור החשמל, וייעילות פקטור החשמל טובה יותר אינה מהווה בפני עצמה הוכחה להפחתה בקילוואט-שעה.

פקטור החשמל של המנוע לעומת פקטור החשמל של קלט הממיר

ההבחנה הזו מונעת תקווה לשבירה של שדרוגים שלא עמדו בציפיות. בצד הפלט, הממיר משתנה התדר (VFD) מספק גל מבוקר למנוע קבע עם מגנטים (PMSM). בצד הקלט, מיישר סטנדרטי בן שש פולסים עלול למשוך זרם שאינו סינוסואידלי. מקדם ההספק של הזזה עלול להיות גבוה, בעוד שמקדם ההספק האמיתי יורד בגלל עיוות הרמוני של הזרם.

לכן, יש לבדוק לפחות ארבעה ערכים במפעל לפני ואחרי השדרוג:

• הספק ממשי (קילוואט): ההספק החשמלי המועיל שנצרך על ידי מערכת המניעים.
• הספק ריאקטיבי (קילוואר): החלק הקשור לתמיכה בשדה המגנטי ותופעות ריאקטיביות אחרות.
• הספק מדומה (קילוולט-אמפר): העומס שהוטל על ציוד האספקה.
• מקדם ההספק האמיתי ועיוות הרמוני כולל של הזרם (THD): נמדדים בקלט של הממיר המשתנה התדר (VFD) או בלוח הפצה הרלוונטי.

אם במפעל יש בנקים של קondenסטורים, גם המניע שלהם דורש ביקורת. מערכת עשירה בממירי תדר משתנים (VFD) עלולה לדרוש ריאקטורים מופרדים, מסנני הרמוניות או ממשק חזיתי פעיל, בהתאם למדידות ולמגבלות האיכות החשמלית של המתקן. הוספת קondenסטורים ללא בדיקת תהודה והרמוניות אינה חלופה בטוחה להערכה מתאימה של קלט הממיר.

היכן שחליפת מאוורר עם מנוע סינכרוני בעל מגנטים קבועים (PMSM) יכולה לשפר את הקיבולת של המפעל

יש לשקול בנק וентילציה שמעביר את המערכת דרך מצבי דרישה נמוכה, בינונית וגבוהה. כאשר משתמשים במנוע אינדוקציה, בשליטה באמצעות מחסומים ובתנאי עומס חלקי לקויים, עלולה המערכת למשוך זרם רב יותר מאשר הנדרש לצורך הספקת האוויר. החלפת אסטרטגיית הבקרה בממיר תדר משתנה (VFD) שמניע מנוע סינכרוני בעל מגנטים קבועים (PMSM) למאווררים תעשייתיים מאפשרת למערכת להפחית את המהירות כאשר התהליך מאפשר זאת. הפחתת דרישת המומנט מובילה להפחתת הקילוואט, בעוד מאפייני ההפעלה של המנוע יכולים להפחית את הרכיב הראקטיבי בצד המנוע.

התוצאה עשויה לספק הקלה על היכולת של הציוד במעלה הזרם. הפחתת הזרם מפחיתה את אובדי I²R במערכת האספקה ועשוייה לעזור להימנע מעומס על הממיר או על המניע שמתבסס על kVA ולא רק על kW. עם זאת, התועלת חייבת לחושף מחישובים שבוצעה על פרקי זמן שנמדדו, ולא להיערך מתוך נתוני המנוע הנומינליים.

חמש בדיקות של תיאור טכני לפני בחירת חבילת מאוורר PMSM

• מיפוי מחזור העבודה האמיתי. רישום מהירות המאוורר, הלחץ, מדד זרימת האוויר, הקילו-וואט ושעות הפעלה. מאוורר שפועל קרוב לנקודה קבועה אחת עלול שלא להצדיק את אותו בחירה תכנונית כמאוורר שמשתנה באופן רחב במהלך היום.
• אימות תאימות עם VFD. המניע חייב לתמוך בשליטה ב-PMSM, עם פרמטרי הגדרה בהתאמה לנתוני המנוע שסופקו על ידי היצרן. שליטה ללא חיישנים ושליטה מבוססת מצבר (encoder) נבדלות זו מזו בהשלכותיהן על ההפעלה הראשונית ועל פעולות במהירויות נמוכות.
• ציין את נקודת המדידה. ציין האם קריטריון הקבלה הוא מקדם ההספק בצד המנוע, מקדם ההספק האמיתי בכניסה לממיר התדר (VFD), מזין מרכז הבקרה המוטורי (MCC) או הכניסה למבנה. ערכים אלו אינם ניתנים להחלפה.
• בדוק הרמוניות וציוד התיקון הקיים. מדוד את אחוז ההרמוניות הכולל של הזרם (THD) ובצע בדיקה של מתגית קondenסаторים, סלילים ועומס הטרנספורמטור לפני השלמת השדרוג.
• בדוק את התאמה המכנית של המניע. דרישות המומנט-מהירות, האינרציה, הסיבבים, הדבקה והביצועים של זרימת האוויר חייבים להתאים לתחום הפעולה החדש. מנוע בעל יעילות גבוהה אינו מסוגל לתקן בחירה לא נכונה של מניע או צינורות מצביים.

תוכנית אימות פרקטית

בקש מהספק או מהמתקין להגדיר קו יסוד ובחינת קבלה. צבור שלוש נקודות פעילות מייצגות במקום תמונה אחת במקסימום מהירות. בכל נקודה, רשם את המתח, הזרם, הקילוואט, הקילוואר, הקילוולט-אמפר, מקדם ההספק האמיתי, הרמה הכוללת של ההרמוניות בזרם, מהירות המניע והתנאי התפעולי. השווה תנאים שקולים של זרימת אוויר או לחץ, ולאחר מכן עיין בנתונים יחד עם מהנדס איכות החשמל של המפעל.

בפרויקטים בינלאומיים יש לבדוק את מחלקות היעילות ושיטות הבדיקה מול דרישות השוק הרלוונטיות. IEC TS 60034-30-2 מספק הקשר רלוונטי למחלקות יעילות של מנועי זרם חילופין בעלי מהירות משתנה, אך הוא אינו מחליף מחקר חשמלי ספציפי לאתר. באופן דומה, מיון ליעילות גבוהה אינו מבטיח שהזנת המניע תעמוד בגבול מסוים של מקדם הספק או הרמוניות כפי שקובעת חברת החשמל.

כאשר PMSM איננו הפתרון היחיד

מנוע סינכרוני עם מגנטים קבועים (PMSM) למאווררים תעשייתיים אינו בהכרח שדרוג המתאים לכל מאוורר. אם מאוורר פועל באופן רציף בנקודת פעולה יציבה, מנוע השראה בעל יעילות גבוהה בגודל מתאם עלול להיות אופציה כלכלית פשוטה יותר. אם הבעיה העיקרית במערכת הפצה היא עיוות הרמוני הנובע ממספר רב של ממירים קיימים, שיפור התנהגות הפלט של מנוע אחד לא יפתור לבדו את הבעיה ברמת המתקנה.

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