De ce motorul sincron cu magneți permanenți reduce pierderile de putere reactivă în rețelele de distribuție energetică din fabrici

O fabrică poate avea o capacitate adecvată a transformatorului și totuși poate experimenta alimentări suprasarcinite, încălzire excesivă a cablurilor sau citiri slabe ale factorului de putere. Cauza este adesea nu o lipsă de kW utili, ci curentul necesar pentru a crea câmpurile magnetice. Un Motor sincron cu magnet permanent poate reduce o sursă importantă a acelui curent, deoarece câmpul rotorului provine din magneți permanenți, nu din excitația rotorului extrasă din alimentarea CA. Această diferență poate reduce cererea de putere reactivă de magnetizare a motorului și, în ciclul de funcționare potrivit, poate reduce pierderile legate de curent în amonte.

Calificativul important este «în ciclul de funcționare potrivit». Înlocuirea unui motor nu este un proiect universal de corecție a factorului de putere. Variatoarele de viteză, armonicile, echipamentele subîncărcate, lungimea cablurilor, încărcarea transformatoarelor și bateria existentă de condensatoare pot afecta toate în mod concret ce indică contorul de la nivelul instalației. Întrebarea utilă nu este, așadar, pur și simplu dacă un motor cu magnet permanent (PMSM) este eficient, ci dacă reduce kVAr-ul și curentul care circulă efectiv prin o anumită ramură.

Puterea reactivă este o problemă legată de curentul de distribuție, nu doar un număr care apare pe factura furnizorului de energie

Într-un sistem cu motor de curent alternativ, puterea activă (kW) produce lucrul mecanic la arbore, în timp ce puterea reactivă (kVAr) susține câmpurile magnetice. Împreună, ele determină puterea aparentă (kVA). Pentru o sarcină mecanică dată, un factor de putere mai mic înseamnă că un curent mai mare trebuie să parcurgă echipamentele de comutație, cablurile, transformatoarele și dispozitivele de protecție. Deoarece pierderile prin încălzirea conductoarelor cresc cu pătratul curentului, chiar o reducere modestă a curentului poate diminua pierderile și stresul termic de-a lungul unei căi intens încărcate.

Motoarele de inducție necesită un curent de magnetizare pentru a stabili fluxul din întrefier. Acest curent este în mare parte reactiv și este deosebit de vizibil atunci când mașina funcționează mult sub sarcina nominală. Un motor sincron cu magneți permanenți are magneți permanenți montați pe rotor, astfel încât câmpul rotorului nu trebuie creat în același mod prin intermediul curentului de magnetizare furnizat de stator. Statorul transportă totuși un curent controlat, iar componenta sa reactivă depinde de convertizorul de frecvență, de modul de comandă, de viteză, de cuplu și de concepția mașinii. Totuși, motorul poate fi condus la un factor de putere fundamental mai apropiat de unitate decât un motor de inducție comparabil în numeroase aplicații.

Unde un motor sincron cu magneți permanenți modifică imaginea electrică

Mecanismul esențial este excitarea câmpului. Într-o mașină de inducție obișnuită, statorul furnizează atât curentul care produce cuplul, cât și curentul de magnetizare. Într-un motor cu magneți permanenți (PMSM), magneții rotorului furnizează fluxul rotorului. Un sistem de comandă vectorială poate apoi regla componentele curentului pe axa d și pe axa q pentru a genera cuplul necesar, evitând în același timp curentul reactiv inutil în limitele de funcționare ale motorului și ale invertorului.

Aceasta poate genera trei beneficii conexe în distribuția din fabrică:

• Curent de alimentare redus pentru aceeași sarcină la arbore: atunci când cererea de kW rămâne neschimbată, dar componenta reactivă scade, kVA și curentul pot scădea, de asemenea.
• Pierderi I²R reduse: curent RMS mai mic prin cabluri, bare conductoare, înfășurări ale transformatorului și rezistența de contact înseamnă pierderi dependente de curent mai mici.
• Capacitate de distribuție mai mare disponibilă: cererea redusă de kVA poate crea un surplus pentru alte sarcini, fără a fi necesară mărirea dimensiunii transformatorului sau a alimentatorului.

Niciunul dintre aceste efecte nu trebuie presupus doar pe baza unei plăcuțe de identificare. O clasă ridicată de eficiență și un factor de putere favorabil al motorului sunt indicatori utili, dar nu înlocuiesc măsurătorile efectuate la profilul real de sarcină.

De ce fabricile care funcționează în regim parțial adesea identifică cele mai mari oportunități

Mulți pompi, ventilatoare, compresoare, benzi transportoare și auxiliare de proces nu funcționează constant la sarcina nominală. O linie de producție poate rămâne în stare de așteptare între loturi; o unitate de tratare a aerului poate urmări un buclă de temperatură; un pompu poate fi strangulat sau redus în viteză. Aici, compararea doar a eficienței la sarcină completă poate ascunde efectul distribuției.

O schimbare utilă de specificație este să întrebați dacă ciclul de funcționare ajunge efectiv la punctul în care se indică eficiența maximă. Pentru echipamentele care funcționează mult timp la sarcină parțială, examinați harta de eficiență, curentul de intrare și factorul de putere fundamental pe întreaga gamă de funcționare — nu doar la punctul nominal. Dacă sarcina este stabilă și aproape de sarcina nominală, avantajul suplimentar privind puterea reactivă poate fi mai mic; dacă sarcina variază foarte mult, comportamentul combinat al sistemului de comandă și al motorului poate avea consecințe mai importante.

Nu confundați îmbunătățirea motorului cu corecția prin baterii de condensatoare

Bateriile de condensatoare compensează kVAr-inductivi la un nod sau o ramură de distribuție. Un motor sincron cu magneți permanenți reduce sau modifică cererea de putere reactivă chiar la punctul de funcționare al motorului/sarcinii. Aceste abordări pot completa una pe cealaltă, dar nu sunt interschimbabile.

Este tentant să tratezi un Mașină cu magneți permanenți ca înlocuitor pentru o baterie de condensatoare. În practică, o fabrică include, de asemenea, transformatoare, alte motoare, echipamente de sudură și variatoare de frecvență, fiecare având propriul comportament privind calitatea energiei electrice. Orice modificare a bateriei de condensatoare trebuie să urmeze un studiu coordonat privind calitatea energiei electrice, în special acolo unde variatoarele de frecvență sunt frecvente.

Un plan practic de verificare pentru o linie de alimentare a unei fabrici

Începeți cu o bază de referință, nu cu o comparație între cataloage. Măsurați alimentarea care furnizează echipamentul țintă în stări reprezentative de producție: stare de repaus, sarcină tipică, sarcină maximă și orice puncte frecvente de viteză. Înregistrați kW, kVAr, kVA, curentul RMS, tensiunea, factorul de putere fundamental, factorul de putere total și distorsiunea armonică totală a curentului (THD). Dacă o instalație aplică taxe pe cerere sau limite contractuale privind factorul de putere, înregistrați și datele corespunzătoare intervalului de facturare.

• Mapați profilul de sarcină. Identificați câte ore se înregistrează pentru fiecare interval de viteză și cuplu; o singură măsurătoră punctuală este rar suficientă.
• Confirmați limita sistemului. Decideți dacă comparația se efectuează la bornele motorului, la intrarea variatorului de frecvență (VFD), la tabloul local sau la tabloul principal de distribuție.
• Comparați ieșirile pe baza unor parametri identici. Verificați viteza arborelui, debitul procesului, presiunea, debitul volumetric sau masa transportată, astfel încât o reducere a curentului să nu corespundă pur și simplu unei scăderi a producției.
• Verificați calitatea energiei electrice pe partea variatorului. Analizați reactoarele de intrare, filtrele, comportamentul bus-ului de curent continuu și limitele armonicilor, împreună cu puterea reactivă fundamentală (kVAr).
• Reevaluați treptele de condensatoare. După stabilizarea noilor date de funcționare, stabiliți dacă treptele existente de compensare rămân adecvate.

Detaliile specifice care decid dacă beneficiul este real.

Cereți furnizorilor date privind randamentul și curentul în întreaga gamă intenționată de viteze și cupluri, nu doar în punctul nominal. Confirmați compatibilitatea invertorului, frecvența maximă de comutare admisă, metoda de răcire, sistemul de izolație, restricțiile privind lungimea cablurilor și setările de protecție. Clasificările IEC privind randamentul oferă un context util pentru comparație, dar afirmațiile de conformitate trebuie verificate în raport cu motorul exact și domeniul de aplicare al standardului relevant.

Lista de verificare pentru punerea în funcțiune a motorului sincron cu magneți permanenți.

Folosiți această listă de verificare compactă pentru a menține comparația legată de dovezi din uzină, nu de presupunerile bazate pe plăcuța indicatoare.

• Motor sincron cu magneți permanenți (PM): înregistrați kW, kVAr, kVA, curentul și rata de producție la intrarea VFD-ului.
• Motor cu magneți permanenți (PMSM): comparați punctele corespunzătoare de viteză/cuplu, factorul de putere fundamental și total, distorsiunea armonică totală a curentului (THD), temperatura cablurilor și limita alimentării.
• Motor sincron cu PM: verificați setările de comandă, filtrele, răspunsul bateriei de condensatori, intervalele comparabile de cerere și citirile de acceptare.

Acordați credit unui motor sincron cu magneți permanenți doar atunci când limitele sale electrice și de producție sunt comparabile.

Atunci când cazul este cel mai puternic – și atunci când nu este

Un motor sincron cu magneți permanenți merită investigat în special acolo unde o populație mare de motoare de inducție funcționează multe ore, unde sarcinile operează frecvent sub punctul nominal, unde curentul alimentatorului sau încărcarea transformatorului este limitată și unde controlul vitezei variabile este deja necesar. Ventilatoarele, pompele, compresoarele și echipamentele continue de manipulare a materialelor sunt candidați obișnuiți, cu condiția ca arhitectura procesului și a variatorului să fie potrivită.

Cazul este mai slab atunci când motorul existent funcționează deja aproape de un punct optim, durata de funcționare este scurtă, traseul pierderilor de distribuție este scurt sau problemele de calitate a energiei electrice generate de VFD nu au fost luate în calcul în etapa de proiectare. Această tehnologie nu reprezintă o soluție rapidă pentru cabluri subdimensionate, dezechilibrul tensiunii sau armonicile necontrolate.

Avantajul de personalizare ENNENG

Niciunul dintre cele două obiective industriale nu este identic din punct de vedere al constrângerilor spațiale sau mecanice. eNNENG se distinge deoarece nu furnizăm doar produse standard din cataloage; ne specializăm în livrarea unei motor cu magnet permanent personalizat adaptat aplicației dvs. specifice.

Susținut de echipa noastră de elită de cercetare și dezvoltare, formată din ingineri ai Centrului Național de Inginerie pentru Magneti Permanenți din Pământuri Rare, și sprijinit de zeci de brevete, oferim soluții personalizate în înaltă tensiune (6 kV/10 kV) și joasă tensiune (380 V/660 V/1140 V), adaptate amprentei dvs. existente. De la instalațiile de tratare a apei și sondele de petrol până la mediile miniere antideflagrante, oferim performanță optimă acolo unde motoarele generale nu reușesc.

Dacă evaluați motoare permanente comerciale cu magnet pentru vânzare și aveți nevoie de o soluție de antrenare proiectată care să garanteze eficiența și durabilitatea, ENNENG este partenerul dvs. de încredere. Contactați ENNENG astăzi .Discutați cu echipa noastră tehnică de ingineri pentru a primi o propunere de antrenare personalizată.

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