Prečo synchronný motor s permanentnými magnetmi zníži straty jalovej energie v sieťach elektrickej distribúcie v továrňach

Výrobná závoda môže mať dostatočnú kapacitu transformátora a napriek tomu zažívať preťažené prívodné vedenia, zvýšené ohrievanie káblov alebo nízke hodnoty účiníka. Príčinou je často nie nedostatok užitočných kW, ale prúd potrebný na vytvorenie magnetických polí. A Synchrónneho motora s permanentnými magnetmi môže znížiť jeden dôležitý zdroj tohto prúdu, pretože jeho rotoro­vé pole pochádza z permanentných magnetov namiesto budenia rotora zo striedavého napájania. Toto rozlíšenie môže znížiť nárok motora na magnetizačný jalový výkon a pri vhodnom režime prevádzky znížiť straty súvisiace s prúdom v predchádzajúcich častiach siete.

Dôležitým upresnením je „v správnom režime prevádzky“. Výmena motora nie je univerzálnym projektom na korekciu účinnejho činiteľa. Frekvenčné meniče, harmonické zložky, slabé zaťaženie zariadení, dĺžka káblov, zaťaženie transformátorov a existujúca kondenzátorová batéria môžu všetky ovplyvniť údaje zobrazené na závodnom meradle. Užitočnou otázkou teda nie je len to, či je permanentný magnetový motor (PMSM) účinný, ale či zníži kVAr a prúd, ktoré sa skutočne cirkulujú cez konkrétny rozvádzač.

Reaktívny výkon je problémom prúdu v distribučnej sieti, nie len číslom na účte od dodávateľa elektrickej energie

V systéme striedavého motora skutočný výkon (kW) vykonáva mechanickú prácu na hriadeli, zatiaľ čo jalový výkon (kVAr) podporuje magnetické polia. Spoločne určujú zdánlivý výkon (kVA). Pre dané mechanické zaťaženie znamená nižší účiník, že cez rozvádzače, káble, transformátory a zariadenia na ochranu musí prechádzať väčší prúd. Keďže straty vedenia spôsobené ohrievaním rastú so štvorcom prúdu, aj mierny pokles prúdu môže znížiť straty a tepelné zaťaženie pozdĺž silno zaťaženej cesty.

Indukčné motory potrebujú magnetizačný prúd na vytvorenie magnetického toku v vzduchovej medzere. Tento prúd je predovšetkým jalový a je obzvlášť zreteľný, keď stroj pracuje výrazne pod svojím menovitým zaťažením. Synchrónny motor s permanentnými magnetmi má na rotore permanentné magnety, preto sa magnetické pole rotora nemusí vytvárať rovnakým spôsobom pomocou magnetizačného prúdu dodávaného zo statora. Stator stále prechádza riadeným prúdom a jeho jalová zložka závisí od pohonnej jednotky, režimu riadenia, rýchlosti, krútiaceho momentu a konštrukcie stroja. Avšak tento motor sa v mnohých aplikáciách môže prevádzkovať bližšie k základnej účinnej hodnote výkonu rovnajúcej sa jednej ako porovnateľný indukčný motor.

Tam, kde synchrónny motor s permanentnými magnetmi mení elektrickú situáciu

Kľúčovým mechanizmom je budivanie poľa. V bežnom indukčnom stroji stator dodáva prúd na vytvorenie krútiaceho momentu aj magnetizačný prúd. V permanentnom magnetickom motore (PMSM) poskytujú magnetický tok rotora trvalé magnety. Riadenie s vektorovou reguláciou potom umožňuje regulovať zložky prúdu v osi d a v osi q tak, aby sa dosiahol požadovaný krútiaci moment a zároveň sa vyhlo nadbytočnému reaktívnemu prúdu v rámci prevádzkových limít motora a meniča.

To môže v rozvode v továrni priniesť tri súvisiace výhody:

• Nižší prúd v napájacích vedeniach pre rovnakú úlohu na hriadeli: ak sa požadovaný výkon v kW nemení, ale klesá jalová zložka, môžu klesnúť aj celkový zdánlivý výkon (kVA) a prúd.
• Nižšie straty I²R: nižší efektívny prúd v kábloch, rozvádzačoch, vinutiach transformátorov a pri kontakte znamená nižšie straty závislé od prúdu.
• Vyššia využiteľná kapacita rozvodnej siete: zníženie požiadavky na zdánlivý výkon (kVA) môže vytvoriť rezervu pre ďalšie záťaže bez nutnosti zväčšenia transformátorov alebo napájacích vedení.

Žiadny z týchto účinkov sa nesmie predpokladať len na základe označenia výrobku. Vysoká trieda účinnosti a priaznivý činiteľ výkonu motora sú užitočné indikátory, avšak nepodmieňujú nahrádzanie meraní pri skutočnom zaťažení.

Prečo čiastočne zaťažené výrobné závody často vidia najväčšiu príležitosť

Mnoho čerpadiel, ventilátorov, kompresorov, dopravníkov a pomocných technologických zariadení nepôsobí trvalo pri menovitom zaťažení. Výrobná linka môže medzi dávkami stáť v režime nečinnosti; jednotka pre správu vzduchu môže sledovať teplotný regulačný obvod; čerpadlo môže byť škrtene alebo spomalené. Práve tu porovnanie iba účinnosti pri plnom zaťažení môže zakryť rozdelenie účinkov.

Užitočným posunom v špecifikáciách je položiť otázku, či sa pracovný cyklus skutočne dostane až do bodu, v ktorom je uvádzaná maximálna účinnosť. Pre zariadenia, ktoré dlhšie obdobia pracujú za čiastkového zaťaženia, preskúmajte mapu účinnosti, vstupný prúd a základný účiník v celom prevádzkovom rozsahu – nie len v menovitom bode. Ak je zaťaženie stále a blízke plnému zaťaženiu, výhoda v podobe dodatočnej reaktívnej energie môže byť menšia; ak sa zaťaženie veľmi mení, spoločné správanie riadiaceho zariadenia a motora môže mať väčší význam.

Nepreplietajte zlepšenie motora s kompenzáciou pomocou kondenzatorových batérií

Kondenzatorové batérie kompenzujú induktívne kVAr na zbernici alebo vedení. Synchrónny motor s permanentnými magnetmi zníži alebo zmení požiadavku na reaktívnu energiu priamo v mieste zaťaženia. Tieto prístupy sa môžu navzájom dopĺňať, avšak nie sú navzájom zameniteľné.

Je lákavé považovať PM stroj za náhradu kondenzatorovej batérie. V praxi však továreň obsahuje aj transformátory, iné motory, zváracie zariadenia a meniče s vlastným správaním z hľadiska kvality elektrickej energie. Akékoľvek zmeny kondenzatorovej batérie by mali vychádzať z komplexnej štúdie kvality elektrickej energie, najmä v prípadoch, keď sú v prevádzke bežné frekvenčné meniče.

Praktický plán overenia pre prívodné vedenie továrne

Začnite s východiskovou úrovňou namiesto porovnania katalógu. Merajte prívodný vodič, ktorý zásobuje cieľové zariadenie počas reprezentatívnych výrobných stavov: nezaťažený chod, typické zaťaženie, maximálne zaťaženie a akékoľvek často sa vyskytujúce rýchlostné body. Zaznamenajte hodnoty v kW, kVAr, kVA, efektívny prúd (RMS), napätie, základný účiník, celkový účiník a celkový harmonický obsah prúdu (THD). Ak závod používa poplatky za výkon alebo zmluvné limity účiníka, zaznamenajte tiež údaje v fakturačnom intervale.

• Zmapujte profil zaťaženia. Určte, koľko hodín sa vyskytuje pri každom rozsahu rýchlosti a krútiaceho momentu; jediné bodové meranie zvyčajne nestačí.
• Potvrďte hranice systému. Rozhodnite, či sa porovnanie meria na svorkách motora, vstupu frekvenčného meniča (VFD), lokálneho rozvádzača alebo hlavnej rozvodnej dosky.
• Porovnávajte výstup rovnakého typu. Overte rýchlosť hriadeľa, výkon procesu, tlak, prietok alebo hmotnosť prepravovaného materiálu, aby nižší prúd neznamenal len nižšiu výrobu.
• Skontrolujte kvalitu energie na strane meniča. Preskúmajte vstupné reaktory, filtre, správanie DC zbernice a limity harmonických zložiek spolu so základnou jalovou výkonnosťou v kVAr.
• Znovu posúďte kroky kondenzátorov. Po stabilizácii nových prevádzkových údajov určte, či sú stále vhodné existujúce kroky kompenzácie.

Špecifikácie, ktoré rozhodujú o skutočnosti výhody

Požiadať dodávateľov o údaje o účinnosti a prúde v rámci plánovaného rozsahu otáčok a krútiaceho momentu, nie iba v menovitom bode. Potvrdiť kompatibilitu meniča, povolenú frekvenciu prepínania, spôsob chladenia, izolačný systém, obmedzenia dĺžky kábla a nastavenia ochrany. Klasifikácie účinnosti podľa IEC poskytujú užitočný kontext na porovnanie, avšak tvrdenia o zhode sa musia overiť vo vzťahu k presnému motoru a príslušnému rozsahu normy.

Zoznam kontrolných položiek pre uvádzanie do prevádzky synchronného motora s permanentnými magnetmi

Použite tento kompaktný zoznam kontrolných položiek, aby ste porovnanie spojili s dátami z výrobného závodu namiesto predpokladov z typového štítku:

• Synchrónny motor s permanentnými magnetmi (PM): zaznamenajte výkon v kW, jalový výkon v kVAr, zdanlivý výkon v kVA, prúd a výrobnú rýchlosť na vstupe VFD.
• Motor s permanentnými magnetmi (PMSM): porovnajte zhodné body rýchlosti/krútiaceho momentu, základný a celkový účiník (PF), celkový harmonický obsah prúdu (THD), teplotu kábla a hranicu prívodu.
• Synchrónny motor s permanentnými magnetmi: overiť nastavenia pohonu, filtre, reakciu kondenzátorovej batérie, porovnateľné intervaly dopytu a prijímacie údaje.

Uznávať synchrónny motor s trvalými magnetmi len vtedy, keď sú jeho elektrické a výrobné hranice porovnateľné.

Keď je prípad najsilnejší – a keď nie je

Synchrónny motor s trvalými magnetmi má najväčšiu hodnotu pre vyšetrovanie v prípadoch, keď veľká populácia indukčných motorov beží dlhé hodiny, keď sa zaťaženie často prevádzkuje pod menovitým bodom, keď je obmedzený prúd prívodu alebo zaťaženie transformátora a keď je už potrebné riadenie rýchlosti. Bežnými kandidátmi sú ventilátory, čerpadlá, kompresory a zariadenia na nepretržitú manipuláciu s materiálom, za predpokladu, že proces a architektúra pohonnej jednotky vyhovujú.

Prípad je slabší, keď existujúci motor už pracuje blízko optimálneho bodu, doba prevádzky je nízka, dĺžka stratového cesty rozvodu je krátka alebo problémy s kvalitou napätia spôsobené frekvenčným meničom neboli technicky riešené. Táto technológia nie je náhradou za nedostatočne dimenzované káble, zlú vyváženosť napätia alebo nekontrolované harmonické zložky.

Výhoda individuálnej úpravy ENNENG

Žiadne dve priemyselné zariadenia nemajú rovnaké priestorové ani mechanické obmedzenia. eNNENG sa vyznačuje tým, že neposkytuje iba štandardné katalógové výrobky; špecializujeme sa na dodávku dodáva motor s trvalým magnetom na mieru prispôsobený vašej špecifickej aplikácii.

Podporované naším elitným výskumným a vývojovým tímom, ktorý tvoria inžinieri z Národného centra pre výskum a vývoj trvalých magnetov na báze vzácnych zemín, a podopreté desiatkami patentov, prispôsobujeme riešenia pre vysoké napätie (6 kV/10 kV) aj nízke napätie (380 V/660 V/1140 V) tak, aby zodpovedali vašej existujúcej infraštruktúre. Od čistírní vody a ropných vrtov až po výbušné ťažobné prostredia dodávame optimálny výkon tam, kde sa bežné motory nepreukážu.

Ak hodnotíte komerčné trvalé magnetické motory na predaj a potrebujete technicky navrhnuté pohonné riešenie, ktoré zaručuje účinnosť a dlhú životnosť, ENNENG je váš dôveryhodný partner. Kontaktujte ENNENG už dnes .Porozprávajte sa s naším technickým inžinierskym tímom, aby ste dostali prispôsobený návrh pohonnej sústavy.

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