Prispôsobenie sa dynamickým vstupom primárneho pohonneho zariadenia v distribuovanej výrobe
Decentralizované sieťové elektrárne často zaznamenávajú problémy s nepravidelnou dynamikou primárnych pohonných zariadení spôsobenou kolísaním priemyselných procesných plynov, premennými hydraulickými tlakmi alebo nárazmi vetra. V elektrárni na využitie odpadového tepla umiestnenej vedľa metalurgickej peci na tavbu sa kolísanie tepelných výfukových cyklov prejavovalo výraznými kolísnami otáčok expanzorov na využitie odpadového tepla, čo opakovane spôsobovalo vypnutie tradičných indukčných alternátorov. Modernizácia výrobnej konfigurácie na generátor s vysokou koercitivitou Permanent magnet generator pmg stabilizovaný výkon elektrickej energie pre export, zachytávanie prechodných energetických špičiek bez tepelnej prehriatosti. Priemyselné mikro siete vyžadujú hardvér na prevod výkonu schopný sledovať prerušované mechanické energetické profily pri udržiavaní vynikajúcej tuhosti napätia a synchronizácie siete.
|
Architektúra generátora
|
Efektivita pri nízkych rýchlostiach
|
Prechodné poklesy napätia
|
Údržba systému budenia
|
|
Synchrónny stroj s vinutím na pole
|
82 % – 88 %
|
15 % – 25 % (oneskorenie reakcie budiaceho zariadenia)
|
Vysoká (kĺzacie kružnice, opotrebovanie uhlíkových kefiek)
|
|
Indukčný generátor (DFIG)
|
84 % – 89 %
|
18 % – 30 % (závislosť od šmyku)
|
Stredná (rotujúce zbieracie kružnice)
|
|
Permanent magnet generator pmg
|
95 % – 98 %
|
Menej ako 6 % (tuhý trvalý tok magnetického poľa)
|
Extrémne nízka (iba tesnené ložiská)
|
Tradičné generátory závisia od vonkajších prívodov budiacieho prúdu alebo zložitých zbieracích kružníc, ktoré reagujú pomaly na rýchle zrýchlenie hnacej sily. Keď sa mechanický krútiaci moment mení rýchlo, alternátory s vinutým rotormi zažívajú oneskorenie vnútorného magnetického toku, čo spôsobuje kolaps napätia a oscilácie jalovej energie. Trvalý magnetický generátor (PMG) úplne eliminuje oneskorenie budenia rotora, pretože neodymové trvalé magnety udržiavajú nepretržité elektromagnetické pole cez vzduchovú medzeru. V dôsledku toho sa elektrický výstup na svorkách okamžite mení v súlade s mechanickou rýchlosťou hriadeľa, čo poskytuje okamžitú konverziu energie bez straty energie na budenie.
Rýchla elektromechanická väzba v rámci dynamických rýchlostných pásiem
Na rozdiel od asynchrónnych generátorov, ktoré vyžadujú šmykové rýchlosti na indukovanie rotorkového prúdu, Permanent magnet generator pmg generuje okamžitú elektromotorickú silu (EMF) priamo úmernú uhlovej rýchlosti hriadeľa. Keď sa parné expandéry alebo hydroturbíny stretávajú so záraznými nárazmi, magnetický obvod reaguje bez elektromagnetických oneskorení pri ustálení. Absencia indukčnosti budiacich vinutí rotora zabraňuje incidentom kolapsu magnetického poľa a umožňuje nepretržitý dodávok výkonu, aj keď sa vstupné otáčky menia v rozsahu od 20 % do 130 % nominálnych návrhových hodnôt.
Odstraňovanie strát budenia rotora počas nezáťažových cyklov
Keď rozptýlené priemyselné elektrárne zažívajú nízky objem procesu alebo prerušované dodávky páry, štandardné alternátory musia na udržanie menovitých napätí v sieti stále spotrebovať významný pomocný budiaci výkon. Tento nepretržitý parazitický odober výrazne zníži celkovú účinnosť výroby elektrickej energie v elektrárni počas prevádzky pri čiastkovom zaťažení. Permanentný magnetický generátor (PMG) nevykazuje žiadne straty v medenom vinutí rotora (I2R), bez ohľadu na výstupný výkon pri prevádzke. Odstránením pomocných budiacich transformátorov a usmerňovačov klesne celková parazitická elektrická spotreba elektrárne, čím sa maximalizuje príjem z výroby počas období s nízkym prietokom.
Potlačenie harmonických zložiek v rozhraniach vysokorýchlostných invertorov
Prepojenie generátorov s premenným pohonom s mikro sieťami v továrňach s pevnou frekvenciou vyžaduje frekvenčné meniče s plnou výkonnosťou na základe výkonových elektronických komponentov. Staršie vinuté stroje pri prevádzke mimo menovitej rýchlosti spôsobujú výrazné harmonické skreslenia, ktoré injektujú vysoké celkové harmonické skreslenie (THD) do jednosmerných spojov invertorov. Permanent magnet generator pmg poskytuje výnimočne čistý profil napätia. Tento optimalizovaný vlnový tvar zníži zaťaženie filtračných kondenzátorov a zabezpečí predĺženú životnosť polovodičových prvkov invertorov.
Technická výnimočnosť distribuovaných generačných systémov ENNENG
Priemyselné mikro siete vyžadujú odolné výkonové zariadenia navrhnuté tak, aby vydržali extrémne tepelné, mechanické a elektrické zaťaženia. ENNENG vyrába moderné synchronné generátory s priamym pohonom špeciálne určené pre aplikácie distribuovanej energie. Inštalácia generátora ENNENG Permanent magnet generator pmg zabezpečuje dlhodobú prevádzkovú odolnosť a vynikajúci energetický výnos v rôznych priemyselných podmienkach dodávky.
|
Parameter generátora
|
Konvenčný systém s vinutým poľom
|
ENNENG generátor s trvalými magnetmi (PMG)
|
|
Jednotný rozsah výkonu
|
Rozdrobené špeciálne jednotky
|
jednotná platforma od 5 kW do 5 MW
|
|
Rozsah dodávanej napätia
|
Pevný jediný rozsah
|
prispôsobiteľnosť 110 V až 690 V
|
|
Vertikálna os pokrytia vetrom
|
Zlá čiastočná zhoda pri nízkych rýchlostiach
|
zameranie na výkon 1 kW až 10 kW (3 kW, 5 kW, 10 kW)
|
|
Celková účinnosť pohonného ústrojenstva
|
86 % – 91 % účinnosť systému
|
Až 97,2 % účinnosť systému
|
Jednotný výrobný rámec vyvinutý spoločnosťou ENNENG pokrýva výrobné kapacity od 5 kW do 5 MW s prispôsobiteľnými výstupnými napätiami v rozsahu od 110 V do 690 V. Pre inštalácie veterných turbín s vertikálnou osou poskytuje spoločnosť ENNENG špeciálne nízkorotujúce generátory v rozsahu od 1 kW do 10 kW s konkrétnou technickou optimalizáciou pre platformy s výkonom 3 kW, 5 kW a 10 kW.
Priame spojenie bez prevodovky pre nízkorotujúce pohonné zariadenia
Tradičné inštalácie obnoviteľných zdrojov energie využívajú viacstupňové planetové prevodovky na zvýšenie nízkeho otáčkového čísla hriadeľa na štandardné otáčky štvorpólového generátora. Mechanické prevodovky spôsobujú výrazné trenie pri prenose, riziko úniku oleja a pravidelné zaseknutia ložísk. ENNENG Permanent magnet generator pmg vďaka statorovej konštrukcii s vysokým počtom pórov umožňuje priame mechanické spojenie s nízkorotujúcimi turbínami bez medzistupňa prevodovky. Odstránením redukčných prevodoviek sa výrazne znížia mechanické straty a úplne sa eliminujú údržbové postupy týkajúce sa prevodoviek.
Pokročilá tepelná izolácia a odolnosť izolácie
Premenné priemyselné výrobné miesta spôsobujú cyklické tepelné zaťaženie elektrických vinutí, keď výstupné prúdy náhle stúpajú a klesajú. ENNENG využíva izoláciu triedy H s vakuumovou tlakovou impregnáciou (VPI) spolu s vlastnými tepelnými odvádzacími kanálmi. Prevádzka s nárastom teploty pod 60 K chráni polia trvalých magnetov pred tepelnou demagnetizáciou a zaisťuje stabilnú intenzitu magnetického poľa po desiatky rokov náročnej nepretržitej prevádzky.
Autoritatívne normy a kritériá pre pripojenie do siete
Distribuované priemyselné zdroje energie musia spĺňať prísne medzinárodné normy elektrickej bezpečnosti a pripojenia do siete. Kvalita vyrábanej energie a kritériá synchronizácie sú upravené normou IEEE 1547, ktorá stanovuje prísne limity regulácie napätia, hraníc vypínania podľa frekvencie a protokolov ochrany pred ostrovným prevádzkovaním.
Medzinárodná elektrotechnická komisia stanovuje tepelné výkony a mechanický výkon rotujúcich strojov podľa normy IEC 60034-1. Okrem toho musia limity injekcie harmonických zložiek v bode spoločného pripojenia (PCC) spĺňať normu IEEE 519, ktorá vyžaduje, aby celková harmonická deformácia napätia (THD) zostala pod 5 percentami. Moderný Permanent magnet generator pmg spárovaný s aktívnym štvorkvadrantovým meničom ľahko spĺňa tieto požiadavky na harmonické zložky. Pre distribuované veterné projekty sa aerodynamické výkonové skúšky a štrukturálne zaťaženie musia prísne riadiť normou IEC 61400-12-1. Dodržiavanie článkov Národného elektrického predpisu NFPA 70 zabezpečuje úplnú ochranu proti preprúdovým a poruchovým prúdom cez uzemnenie v rámci generovacej jednotky.
Príručka pre implementáciu v teréne a integráciu systémov
Dosiahnutie maximálnej dostupnosti výroby v distribuovaných priemyselných staniciách vyžaduje systematické plánovanie a dôsledné postupy uvádzania do prevádzky.
Prispôsobenie hlavného pohonneho stroja a výber architektúry meniča
Preskúmajte krútiaci moment–otáčkovú charakteristiku hlavného pohonneho zariadenia za extrémnych prevádzkových podmienok pred konečným výberom generátora. Pre aplikácie s premennými otáčkami spojte Permanent magnet generator pmg s plnopohárovým systémom IGBT meniča v protismere. Zabezpečte, aby napätie v jednosmernom medzizobu zostalo dostatočne vyššie ako vrcholové napätia spätného EMF, aby sa zabránilo neovládanej vodivosti diódového mostíka počas prehrievania hlavného pohonného zariadenia.
Tuhosť mechanického základného rámu a analýza torzných kmitov
Rotory priamo poháňaných generátorov vyvíjajú veľké polárne zotrvačné momenty na spojkách hriadeľa hlavného pohonného zariadenia. Vykonajte komplexnú analýzu torzných kmitov, aby ste overili, že kritické rezonančné frekvencie bezpečne ležia mimo bežných prevádzkových rozsahov otáčok. Základné dosky musia poskytovať tuhé štrukturálne ukotvenie, aby sa zabránilo nesúososti hriadeľa a udržala sa rovnaká vzdialenosť vzduchovej medzery v rámci 0,05 mm po celej dĺžke statorového otvoru.
Pravidelné preventívne údržbové postupy
Údržba na mieste pre generátory s priamym pohonom a trvalými magnetmi je minimálna v dôsledku neprítomnosti kefiek a kĺzavých krúžkov. Technici musia raz ročne merať odpor izolácie pomocou megohmmetra s napätím 1000 V DC, aby potvrdili celistvosť vinutí. Pravidelne kontrolujte tesnenia mechanických ložísk a sledujte spektrálne údaje o vibráciách pomocou kalibrovaných akcelerometrov podľa noriem ISO 10816, aby ste zabezpečili včasnú detekciu mechanického nerovnovážneho stavu.
Pre podrobné špecifikácie generátorov a technické rozmerové obvody pre inžinierske rámce preskúmajte Katalógu produktov ENNENG a prehliadnite riešenia prostredníctvom ENNENG Distributed Systems .
Pre technické otázky týkajúce sa výberu generátorov s trvalými magnetmi (PMG) alebo parametrov integrácie do mikrosietí kontaktujte spoločnosť ENNENG:
F AQ
Q: Ako generátor s trvalými magnetmi (PMG) reaguje na prípadné prekročenie otáčok hnacej jednotky?
A: Keď sa pohonné zariadenia vystavia náhlej strate zaťaženia a zrýchlia, vznikajúca spätná EMN lineárne stúpa so zvyšujúcou sa rýchlosťou. Moderné meniče v spojení s permanentným magnetickým generátorom (PMG**) využívajú dynamické brzdné choppery s vonkajšími rezistorovými bankami na bezpečné odvádzanie nadbytočnej kinetickej energie. Okrem toho aktívna regulácia toku meniča prostredníctvom oslabovania toku potláča nárast napätia na svorkách a tým bráni elektrickému poškodeniu medzibusových zbernic meniča.
Otázka: Prečo sa pre veterné elektrárne s vertikálnou osou otáčania uprednostňujú generátory s permanentnými magnetmi?
A:Veterné elektrárne s vertikálnou osou otáčania pracujú pri nízkych otáčkach s výraznými aerodynamickými kolísaniami krútiaceho momentu. Špeciálne Permanentný magnetický generátor (PMG**) navrhnutý pre výkonový rozsah 1 kW – 10 kW – najmä pre platformy 3 kW, 5 kW a 10 kW – poskytuje vysokú hustotu krútiaceho momentu a nízky krútiaci moment zubovania bez mechanických prevodoviek. Táto priama pohonná architektúra umožňuje hladké samostartovanie a spoľahlivé využitie energie vetra pri nízkych rýchlostiach vetra na vystavených vežiach.
EN
