2026/10/10
Generowanie sprężonego powietrza w przemyśle stanowi jedną z najbardziej energochłonnych usług w automatyzacji przemysłowej, zużywając aż 25% całkowitej mocy elektrycznej zakładu. Aby wyeliminować marnotrawne ciągłe postoje, nowoczesne zestawy sprężarkowe wykorzystują silnik PMSM do sprężarki powietrza napędzany dedykowanym falownikiem częstotliwości (VFD). Jednak sprężarki śrubowe pracują w warunkach skrajnie zmiennego obciążenia pneumatycznego. Modulacja zaworów ssawnych powoduje cykliczne zmiany mechanicznego oporu momentu od wartości bliskiej zeru do pełnego obciążenia (100%) w ciągu milisekund. Gdy zapotrzebowanie na powietrze gwałtownie spadnie, szybkie odpowietrzanie sprężarki może chwilowo spowodować napęd wału silnika w kierunku odwrotnym.
Śrubowe sprężarki tłokowe doznają nagłych zmian oporu mechanicznego podczas przepuszczania powietrza na ssaniu oraz aktywacji urządzenia zwalniającego obciążenie. Silnik napędowy musi zapewnić natychmiastową odpowiedź momentem obrotowym w trakcie załączania obciążenia, unikając przy tym gwałtownego przekroczenia prądu. Jeśli pętle prądowe falownika działają z opóźnieniem, wysokie prądy przejściowe powodują fałszywe zadziałanie zabezpieczenia przed przepięciem prądowym (OC). Z kolei szybkie zwalnianie obciążenia może spowodować regenerację energii kinetycznej do szyny stałoprądowej falownika, co prowadzi do błędów związanych z przepięciem napięciowym (OV).
Eksploatacja silnika z magnesami trwałymi przy niekalibrowanych parametrach falownika wiąże się z poważnymi zagrożeniami. Przepływy prądów stojana w połączeniu z wysokimi temperaturami pracy narażają magnesy trwałe NdFeB na nieodwracalne ryzyko demagnetyzacji. Ponadto zakres częstotliwości roboczych od 20 Hz do 80 Hz nieminowicie obejmuje częstotliwości rezonansu mechanicznego charakterystyczne dla głowic śrubowych sprężarek oraz układów rurociągów, co grozi katastrofalnym zużyciem zmęczeniowym elementów mechanicznych. W celu ochrony sprzętu, ENNENG dostarcza solidnych przemysłowych Silników PMSM do sprężarek powietrza rozwiązań o mocach od 5 kW do 5 MW i zakresach napięć roboczych od 110 V do 690 V, wraz z kalibrowanymi konfiguracjami ochrony falownika.
Poprawna koordynacja falownika wymaga dokładnego modelowania matematycznego silnika PMSM do sprężarki w oprogramowaniu sterowania wektorowego napędu. Opor statora (Rs), indukcyjność osi bezpośredniej (Ld), indukcyjność osi poprzecznej (Lq) oraz stała siły elektromotorycznej wstecznej (Ke) muszą zostać dokładnie określone za pomocą automatycznego strojenia obrotowego lub statycznego silnika. Ponieważ silniki sprężarkowe z wbudowanymi magnesami trwałymi wykazują saliencję magnetyczną (Lq > Ld), dokładne wartości indukcyjności pozwalają algorytmowi sterowania zorientowanego polowo (FOC) na bezbłędne obliczanie położenia wirnika oraz rozdzielenie prądu generującego moment obrotowy (Iq) od prądu strumieniowego (Id), eliminując tętnienia prądu i oscylacje momentu obrotowego.
Elektryczne zespoły sprężarek przemysłowych muszą ściśle spełniać wymagania normy NFPA 79 (Standard elektryczny dla maszyn przemysłowych) dotyczące ochrony obwodów gałęzi silnikowych, odłączenia termicznego oraz awaryjnych blokad bezpiecznego momentu wyłączania (STO). Regulatory prędkości obrotowej muszą spełniać obowiązujące w zakresie bezpieczeństwa wymagania normy IEC 61800-5-1 dotyczące ograniczania temperatury i koordynacji izolacji. Sprężarki powietrza ENNENG z silnikami PMSM są wyposażone w dwukanałowe czujniki oporności platynowej PT100 umieszczone w zakończeniach uzwojeń stojana, przesyłające analogowe sygnały temperatury bezpośrednio do obwodów ochronnych regulatora.
Maksymalizacja wydajności i trwałości eksploatacyjnej napędów sprężarek powietrza o zmiennej prędkości wymaga bezproblemowej koordynacji między konstrukcją elektromagnetyczną silnika a oprogramowaniem sterującym falownika. ENNENG współpracuje z producentami sprężarek oraz inżynierami zakładów przemysłowych, dostarczając gotowych do użycia, niezawodnych rozwiązań napędowych dla sprężarek z silnikami z magnesami trwałymi. Skontaktuj się z naszym zespołem inżynierskim w celu uzyskania parametrów dopasowania napędów oraz indywidualnego doboru silników do sprężarek:
O: Najważniejszymi parametrami są opór uzwojenia stojana (Rs), indukcyjności osi d/q, stała siły elektromotorycznej wstecznej oraz maksymalne ograniczenia prądu fazowego. Ustawienie szybkich odcięć nadprądowych (zwykle 150 % wartości szczytowej przez 10 sekund), stałych czasowych przeciążenia termicznego oraz charakterystyk hamowania przy przekroczeniu napięcia szyny DC zapobiega wyłączeniom falownika i chroni silnik PMSM sprężarki powietrza podczas nagłego odrzucenia obciążenia pneumatycznego.
O: Ustawienia ochronne zapobiegają demagnetyzacji poprzez połączenie czujników temperatury stojana (PT100/PTC) z krzywymi obniżenia mocy falownika w zależności od temperatury, co zapewnia, że temperatura uzwojeń pozostaje stale poniżej dopuszczalnych granic bezpieczeństwa magnesów. Dodatkowo ograniczanie szczytowych prądów wyjściowych falownika zapobiega powstawaniu silnych przejściowych pól magnetycznych demagnetyzujących, które mogłyby uszkodzić magnesy rzadziemziemne w przypadku zwarć lub zablokowania wirnika.
O: Sprężarki powietrza zawierają złożone zespoły mechaniczne, w tym wirniki śrubowe, łożyska i kolektory rurowe. Gdy silnik PMSM do sprężarki powietrza pracuje w zakresie zmiennych prędkości (20 Hz–80 Hz), częstotliwości pobudzenia mogą pokrywać się z punktami rezonansu mechanicznego. Programowanie pasm pomijania zapobiega temu, aby falownik nie utrzymywał się ciągle przy tych prędkościach harmoniczych, eliminując szkodliwe drgania mechaniczne oraz chroniąc uszczelki wałowe i łożyska.
EN