Ce parametri de protecție potrivitori trebuie setați când compresorul de aer PMSM lucrează împreună cu echipamentele de convertizor de frecvență

Generarea industrială de aer comprimat reprezintă una dintre cele mai consumatoare utilități energetice din automatizarea industrială, consumând până la 25% din puterea electrică totală a unei instalații. Pentru a elimina funcționarea inutilă în gol continuă, pachetele moderne de compresoare utilizează un compresor aer PMSM acționat de o unitate dedicată de variație a frecvenței (VFD). Totuși, compresoarele cu surub rotativ funcționează în condiții extreme de tranzienți pneumatici. Modularea supapelor de admisie determină rezistența mecanică la cuplu să oscileze de la aproape zero până la 100% sarcină nominală în milisecunde. Când cererea de aer scade brusc, evacuarea rapidă a aerului din compresor poate antrena temporar invers axul motorului.

Tranzienți de sarcină pneumatică și riscuri de coordonare între compresor și unitatea de comandă

Ciclare rapidă a presiunii în compresoarele industriale cu surub

Compresorii cu surub rotativ experimentă modificări bruște ale rezistenței mecanice în timpul strangulării la aspirație și al activării dispozitivului de descărcare. Motorul de antrenare trebuie să ofere un răspuns instantaneu de cuplu în timpul încărcării, evitând în același timp supracurenții severi. Dacă buclele de curent ale invertorului întârzie, curenții tranzitorii mari declanșează declanșări nedorite de protecție la supracurent (OC). În schimb, descărcarea rapidă poate regenera energie cinetică în bus-ul de curent continuu (DC) al invertorului, provocând defecțiuni de supratensiune (OV).

Riscuri de demagnetizare a rotorului, supratensiune și rezonanță mecanică

Exploatarea unui motor cu magnet permanent sub parametrii necalibrați ai invertorului introduce pericole severe. Supracurenții statorici combinați cu temperaturile ridicate de funcționare expun magneții permanenți din NdFeB riscului de demagnetizare ireversibilă. În plus, variația frecvenței în intervalul 20 Hz – 80 Hz va întâlni inevitabil frecvențele de rezonanță mecanică specifice capetelor de compresor cu surub și conductelor, punând în pericol integritatea mecanică prin oboseală catastrofală. Pentru a proteja echipamentele, ENNENG furnizează soluții industriale robuste Compresor de aer PMSM soluții pentru game de putere de la 5 kW până la 5 MW și game de tensiune de funcționare de la 110 V până la 690 V, completate cu configurații calibrate de protecție pentru invertor.

Autoadaptare a parametrilor electrici și matrici ale parametrilor de protecție

Identificare precisă a motorului: Rs, Ld, Lq și constantele forței contra-electromotoare

O coordonare corectă a invertorului necesită o modelare matematică precisă a compresorului de aer PMSM în cadrul software-ului de comandă vectorială al variatorului. Rezistența statorică (Rs), inductanța pe axa directă (Ld), inductanța pe axa în cuadratură (Lq) și constanta forței contra-electromotoare (Ke) trebuie identificate cu precizie prin autoadaptare rotativă sau statică a motorului. Deoarece motoarele compresor cu magnet permanent interior prezintă saliență magnetică (Lq > Ld), introducerea exactă a valorilor de inductanță permite algoritmului de comandă orientată pe câmp (FOC) să calculeze poziția rotorului fără erori și să decupleze curentul care produce cuplul (Iq) de curentul de flux (Id), eliminând astfel undulația curentului și oscilația cuplului.

Ghidul setărilor de protecție pentru invertor

• Valori limită pentru limitarea curentului excesiv: stabiliți limita continuă de curent termic la 120% din curentul nominal al motorului, iar limita de vârf tranzitorie pe termen scurt să fie strict limitată la 150% timp de 10 secunde, pentru a proteja magneții din metale rare împotriva câmpurilor care pot provoca demagnetizarea.
• Gestionarea tensiunii pe bara de curent continuu (DC-bus): activați reglatoarele de tensiune pentru decelerare activă sau dispozitivele de frânare dinamică (choppers) pentru a absorbi energia regenerativă în timpul descărcării rapide a capului compresorului, fără a declanșa declanșări prin supratensiune pe bara de curent continuu.
• Reglarea frecvenței purtătoare: calibrați frecvența purtătoare de comutare PWM între 4 kHz și 6 kHz. Această setare echilibrează funcționarea liniștită cu reducerea solicitării dv/dt asupra izolației motorului și cu scăderea disipării de căldură la tranzistoarele IGBT ale invertorului.
• Benzi de evitare a rezonanței: identificați frecvențele naturale de rezonanță mecanică ale ansamblului compresor prin analiza vibrațiilor cu ajutorul unui accelerometru și programați benzi de frecvență de evitare de ±1,5 Hz în software-ul invertorului, pentru a preveni funcționarea la viteze armonice critice.

Standarde de conformitate în materie de siguranță și protocoale de punere în funcțiune

Conformitate cu măsurile de siguranță NFPA 79 și IEC 61800-5-1

Asamblările electrice ale compresorilor industriale trebuie să respecte în mod strict cerințele NFPA 79 (Standardul electric pentru mașinile industriale) privind protecția circuitului ramurii motoarelor, deconectarea termică și blocarea de urgență a cuplului sigur (STO). Variatoarele de viteză reglabilă trebuie să îndeplinească obligațiile de siguranță IEC 61800-5-1 referitoare la limitarea termică și coordonarea izolării. Echipamentele ENNENG Air Compressor PMSM integrează senzori de rezistență termică din platină PT100 cu două canale, încorporați în capetele înfășurărilor statorului, care transmit semnale analogice de temperatură direct în circuitele de protecție ale variatorului.

Protocol de punere în funcțiune pe teren în patru pași

• Auto-calibrare înainte de încărcare: deconectați curelele sau cuplajele variatorului compresorului pentru a identifica parametrii electrici de rotație înainte de prima presurizare pneumatică.
• Limitări de temperatură ale programului: Setarea limitelor de alarmă pentru înfășurarea statorului invertorului la 130°C și a limitelor automate de declanșare a defectelor la 150°C (cu mult sub limitele izolației de clasă H, de 180°C).
• Scanare cu accelerometru pentru vibrații: Executarea unor creșteri controlate ale vitezei, de la 20 Hz la 80 Hz, înregistrând vitezele maxime ale vibrațiilor conform ISO 10816, pentru programarea exactă a benzilor de evitare.
• Întreținerea filtrului de admisie: Curățarea lunară a capotelor de admisie aer pentru motor și a filtrelor din carcasă compresor pentru a garanta un flux de aer de răcire neîntrerupt.

Contactați-ne

Optimizarea eficienței și a duratei de funcționare a transmisiilor variabile pentru compresoarele de aer necesită o coordonare perfectă între proiectarea electromagnetică a motorului și software-ul de comandă al invertorului. ENNENG colaborează cu producătorii de compresoare și inginerii de instalații industriale pentru a oferi soluții preconfigurate, de înaltă fiabilitate, pentru acționări cu compresoare magnetice permanente. Contactați echipa noastră de ingineri pentru parametrii de potrivire ai acționărilor și pentru selecția personalizată a motoarelor pentru compresoare:

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

F AQ

Întrebare: Care sunt parametrii de protecție ai invertorului cei mai critici atunci când sunt utilizați împreună cu un motor sincron cu magneți permanenți (PMSM) pentru compresorul de aer?

Răspuns: Parametrii cei mai critici includ rezistența statorului (Rs), inductanțele pe axele d/q, constanta t.e.m. inversă și limitele maxime ale curentului de fază. Stabilirea limitelor rapide de întrerupere la supracurent (de obicei 150 % din valoarea de vârf timp de 10 secunde), a constantelor de timp pentru suprasarcină termică și a profilurilor de decelerare la supratensiune pe bara de c.c. previne declanșările invertorului și protejează motorul PMSM al compresorului de aer în cazul respingerii bruște a sarcinii pneumatice.

Întrebare: Cum previn setările de protecție demagnetizarea rotorului cu magneți permanenți?

Răspuns: Setările de protecție previn demagnetizarea prin blocarea în lanț a senzorilor termici ai statorului (PT100/PTC) cu curbele de reducere termică ale invertorului, asigurând menținerea temperaturii înfășurărilor sub limitele sigure pentru magneți. În plus, limitarea curenților de vârf la ieșirea invertorului previne apariția unor câmpuri magnetice demagnetizante severe, care ar putea degrada magneții din materiale rare în cazul unor scurtcircuituri sau al evenimentelor de blocare a rotorului.

Î: De ce este esențială configurarea benzii de săritură a frecvenței de rezonanță în configurațiile PMSM ale compresorului?

R: Compresoarele de aer conțin ansambluri mecanice complexe, inclusiv rotoare elicoidale, suporturi pentru rulmenți și colectoare pentru conducte. Când un motor PMSM pentru compresor de aer funcționează la viteze variabile (20 Hz–80 Hz), frecvențele de excitație pot coincide cu punctele mecanice de rezonanță. Programarea benzilor de săritură împiedică invertorul să rămână continuu la aceste viteze armonice, eliminând vibrațiile mecanice distructive și protejând etanșările și rulmenții arborelui.