มอเตอร์พีเอ็มเอสเอ็มสำหรับคอมเพรสเซอร์อากาศทำงานร่วมกับอินเวอร์เตอร์อย่างไรเพื่อให้การปรับความเร็วแบบแปรผันมีเสถียรภาพ

เมื่อความต้องการอากาศอัดของโรงงานเปลี่ยนแปลงไปตลอดทั้งวัน ระบบขับเคลื่อนจึงไม่เพียงแค่สั่งให้มอเตอร์หมุนหรือหยุดเท่านั้น แต่ยังต้องสามารถปรับความเร็วของมอเตอร์พีเอ็มเอสเอ็มสำหรับเครื่องอัดอากาศให้สอดคล้องกับอัตราการผลิตอากาศที่หัวจ่ายอากาศ (air end) ต้องการอย่างต่อเนื่อง โดยอาศัยอินเวอร์เตอร์ความถี่ ผลลัพธ์ที่ได้คือวิธีการควบคุมที่ช่วยรักษาแรงดันให้คงที่มากขึ้น ลดการเปลี่ยนผ่านอย่างฉับพลัน และทำให้กำลังไฟฟ้าที่ป้อนเข้าสัมพันธ์ใกล้เคียงกับความต้องการจริงมากที่สุด

จากมุมมองด้านวิศวกรรมการประยุกต์ใช้งาน คำถามที่มีประโยชน์ไม่ใช่การถามว่ามอเตอร์พีเอ็มเอสเอ็มสำหรับเครื่องอัดอากาศนั้นเหนือกว่าในทุกสถานการณ์โดยธรรมชาติ แต่ควรถามว่ามอเตอร์ อินเวอร์เตอร์ หัวจ่ายอากาศ เซ็นเซอร์ และการตั้งค่าระบบควบคุมนั้นสอดคล้องกับรอบการทำงาน (duty cycle) ของสถานที่นั้นหรือไม่ บทความนี้อธิบายกลไกการทำงานร่วมกันขององค์ประกอบเหล่านี้ รวมทั้งสิ่งที่ควรตรวจสอบก่อนนำระบบทั้งหมดเข้าสู่การใช้งานจริง

เหตุใดความเร็วที่แปรผันจึงมีความสำคัญต่อการดำเนินงานของระบบอากาศอัด

ระบบอากาศหลายแบบไม่ใช้ปริมาตรอากาศเท่ากันทุกนาที การใช้เครื่องมือ การเปลี่ยนกะ การเปลี่ยนแปลงกระบวนการ การรั่วไหล และการเก็บสำรองอากาศด้านปลายน้ำ ล้วนส่งผลต่อภาระงานทั้งสิ้น คอมเพรสเซอร์แบบความเร็วคงที่มักจัดการกับการเปลี่ยนแปลงเหล่านี้ผ่านโหมดโหลด-อันโหลด ควบคุมทางเข้า หรือรอบการหยุด-เริ่มทำงาน วิธีนี้อาจใช้งานได้จริงในบางแอปพลิเคชัน แต่ไม่ทำให้ความเร็วของมอเตอร์สอดคล้องกับความต้องการอย่างต่อเนื่อง

หนึ่ง  มอเตอร์แบบ PMSM สำหรับเครื่องอัดอากาศ ไดรฟ์เปลี่ยนทางเลือกการควบคุม ตัวแปลงความถี่รับสัญญาณคำสั่งจากภายนอก โดยทั่วไปสัญญาณนี้ได้มาจากการวัดความดันของระบบ จากนั้นจึงสั่งความเร็วของมอเตอร์เพื่อปรับอัตราการจ่ายลมของคอมเพรสเซอร์ให้ใกล้เคียงกับความต้องการปัจจุบันมากที่สุด การเปลี่ยนแปลงที่สำคัญคือ การเปลี่ยนจากการพยายามบรรลุกำลังขับตามแผ่นป้ายชื่อ ไปเป็นการปรับให้สอดคล้องกับวงจรการทำงานจริง

หน้าที่เฉพาะของมอเตอร์พีเอ็มเอสเอ็มและตัวแปลงความถี่

มอเตอร์ให้แรงบิดที่ควบคุมได้

มอเตอร์แม่เหล็กถาวร (PMSM) ใช้แม่เหล็กถาวรติดตั้งอยู่ที่โรเตอร์ แทนการใช้กระแสไฟฟ้าผ่านโรเตอร์เพื่อสร้างสนามแม่เหล็ก ในการประยุกต์ใช้กับคอมเพรสเซอร์อากาศแบบ PMSM มอเตอร์ต้องสามารถสร้างแรงบิดที่เพียงพอตลอดช่วงความเร็วที่ออกแบบไว้ โดยยังคงอยู่ภายในขีดจำกัดด้านอุณหภูมิ แรงดันไฟฟ้า และกระแสไฟฟ้า ลักษณะเฉพาะของมอเตอร์ชนิดนี้เอื้อต่อการดำเนินงานที่มีประสิทธิภาพแม้ในสภาวะโหลดบางส่วน แต่ผลลัพธ์ที่แท้จริงยังขึ้นอยู่กับหน่วยส่วนปลายของระบบอากาศ (air end) การจัดวางระบบระบายความร้อน รูปแบบการโหลด และการกำหนดค่าของไดรฟ์

ข้อมูลตำแหน่งของโรเตอร์เป็นองค์ประกอบหลักในการควบคุมมอเตอร์ PMSM ขึ้นอยู่กับการออกแบบ ตัวควบคุมอาจรับข้อมูลตำแหน่งจากเซนเซอร์โดยตรง หรือประมาณค่าตำแหน่งขึ้นมาเอง ข้อมูลดังกล่าวทำให้ไดรฟ์สามารถจ่ายกระแสไฟฟ้าไปยังสตาเตอร์ได้อย่างเหมาะสมเมื่อเทียบกับสนามแม่เหล็กของโรเตอร์ เพื่อให้สามารถควบคุมแรงบิดได้อย่างแม่นยำ แทนที่จะปล่อยให้มอเตอร์ทำงานตามจุดการทำงานที่ขึ้นกับความถี่ของแหล่งจ่ายไฟโดยตรง

คอนเวอร์เตอร์เปลี่ยนคำสั่งความต้องการให้กลายเป็นสัญญาณคำสั่งทางไฟฟ้า

ตัวแปลงความถี่จะปรับกระแสไฟฟ้าขาเข้าให้เป็นกระแสตรง (DC) ที่ลิงก์ DC แล้วสร้างกระแสขาออกที่มีความถี่และแรงดันแปรผันเพื่อขับมอเตอร์ ด้วยการควบคุมแบบเวกเตอร์ ตัวแปลงจะแยกส่วนประกอบของกระแสที่เกี่ยวข้องกับฟลักซ์แม่เหล็กและทอร์กออกจากกัน สำหรับมอเตอร์แบบ PMSM ที่ใช้ในเครื่องอัดอากาศ การควบคุมนี้ช่วยให้ไดรฟ์เร่งความเร็วอย่างราบรื่น รักษาระดับความเร็วที่กำหนดไว้ และตอบสนองต่อสัญญาณความดันที่เปลี่ยนแปลงโดยไม่จำเป็นต้องเชื่อมโยงการเปลี่ยนแปลงความเร็วแต่ละครั้งโดยตรงกับความถี่ของแหล่งจ่ายไฟ

การกล่าวว่าตัวแปลงจัดการทอร์กแม่เหล็กไฟฟ้าและความเร็วของมอเตอร์นั้นแม่นยำกว่า ในขณะที่ระบบควบคุมเครื่องอัดอากาศเป็นผู้ตัดสินใจว่าควรใช้ความเร็วเท่าใด ตัวแปลงไม่ใช่ทางแก้ปัญหาแบบแยกเดี่ยวสำหรับปัญหาท่อระบายน้ำที่ออกแบบไม่เหมาะสม การรั่วไหลมากเกินไป ถังเก็บอากาศที่มีขนาดเล็กเกินไป หรือหัวอัดอากาศที่เลือกไม่ตรงตามความต้องการ

วิธีที่ลูปควบคุมความดันสร้างการปรับค่าอย่างเสถียร

แบบเฉพาะ มอเตอร์แบบ PMSM สำหรับเครื่องอัดอากาศ ระบบนี้ใช้ตัวแปลงความดันในส่วนที่เกี่ยวข้องของเครือข่าย ตัวควบคุมจะเปรียบเทียบค่าความดันที่วัดได้กับค่าความดันที่ตั้งไว้ล่วงหน้า หรือช่วงความดันที่ยอมรับได้ เมื่อความต้องการเพิ่มขึ้นและค่าความดันเริ่มลดลง ตัวควบคุมจะเพิ่มคำสั่งความเร็ว เมื่อความต้องการลดลงและค่าความดันเพิ่มขึ้น ตัวควบคุมจะลดคำสั่งนั้น ตัวเปลี่ยนความถี่จะปฏิบัติตามคำสั่งนั้นภายใต้ขีดจำกัดที่กำหนดไว้สำหรับความเร็ว กระแสไฟฟ้า และอัตราการเร่ง-ชะลอ

• การวัด: ตัวควบคุมทำการสุ่มตัวอย่างค่าความดันของระบบ และอาจตรวจสอบอุณหภูมิ กระแสไฟฟ้า และสัญญาณเข้าเพื่อการป้องกันด้วย
• การตัดสินใจ: โปรแกรมควบคุมแบบ PID หรือแบบที่เกี่ยวข้องคำนวณหาปริมาณการแก้ไขความเร็วที่จำเป็น
• การสั่งการ: อ้างอิงความเร็วจะถูกส่งไปยังตัวเปลี่ยนความถี่
• การควบคุม: ตัวเปลี่ยนความถี่ควบคุมแรงบิดและความเร็วของมอเตอร์ PMSM สำหรับเครื่องอัดอากาศ
• การตรวจสอบ: สังเกตการตอบสนองของความดัน จากนั้นวงจรควบคุมจะทำซ้ำขั้นตอนนี้

ค่าสัดส่วนตอบสนองต่อความคลาดเคลื่อนในปัจจุบัน ค่าอินทิกรัลจัดการกับความคลาดเคลื่อนคงที่ที่เกิดขึ้นอย่างต่อเนื่อง และค่าดิฟเฟอเรนเชียลสามารถปรับลดความไวต่อการเปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็วได้เมื่อใช้อย่างเหมาะสม การตั้งค่าที่รุนแรงเกินไปอาจทำให้เกิดปรากฏการณ์ hunting คือ ความเร็วเกินเป้าหมายและต่ำกว่าเป้าหมายซ้ำๆ ขณะที่ความดันสั่นสะเทือนอย่างต่อเนื่อง ส่วนการตั้งค่าที่ช้าเกินไปอาจทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงของความดันในช่วงกว้างโดยไม่จำเป็น ดังนั้น การปรับแต่งระบบควบคุมความเร็วแปรผันให้มีเสถียรภาพจึงต้องอาศัยการปรับค่าอย่างสอดประสานกัน ไม่ใช่เพียงแค่การติดตั้งอินเวอร์เตอร์

กรณีที่พฤติกรรมของคอมเพรสเซอร์จำกัดขอบเขตการควบคุม

ชุดมอเตอร์ PMSM สำหรับคอมเพรสเซอร์อากาศทุกชุดมีขอบเขตการใช้งานที่ใช้ได้จริง ความเร็วต่ำสุดต้องรักษาการหล่อลื่น การระบายความร้อน และการทำงานที่มั่นคงของส่วนปลายที่ผลิตอากาศ ส่วนความเร็วสูงสุดต้องไม่เกินขีดจำกัดเชิงกล อุณหภูมิ ไฟฟ้า และข้อกำหนดเฉพาะจากผู้ผลิต นอกจากนี้ ตัวควบคุมยังต้องมีอัตราการเร่งและชะลอความเร็วที่เหมาะสม เพื่อไม่ให้เรียกร้องทอร์กเกินขีดจำกัดที่ระบุไว้สำหรับระบบมอเตอร์-ไดรเวอร์ หรือก่อให้เกิดการเปลี่ยนแปลงความดันอย่างรุนแรง

ในทางปฏิบัติ ช่วงเวลาที่มีความต้องการต่ำไม่ได้หมายความว่าคอมเพรสเซอร์ควรทำงานอย่างต่อเนื่องที่ความเร็วต่ำสุดเท่าที่จะเป็นไปได้ หากความต้องการลดลงต่ำกว่าช่วงความจุที่เสถียร ระบบอาจจำเป็นต้องปลดโหลดหรือหยุดการทำงานตามตรรกะของมัน กลับกัน หากความต้องการที่สูงอย่างต่อเนื่องเกินกว่าความจุที่ปรับความเร็วได้ของคอมเพรสเซอร์ตัวเดียว ก็จำเป็นต้องใช้คอมเพรสเซอร์ตัวอื่น ระบบเก็บพลังงาน ลดความต้องการ หรือปรับกลยุทธ์การควบคุมใหม่ — แทนที่จะพยายามขับมอเตอร์ให้ทำงานเกินขีดจำกัด

ข้อได้เปรียบด้านการปรับแต่งเฉพาะของ ENNENG

ไม่มีสถานประกอบการอุตสาหกรรมสองแห่งใดที่มีข้อจำกัดด้านพื้นที่หรือเชิงกลเหมือนกัน eNNENG โดดเด่นเพราะเราไม่ได้จัดจำหน่ายสินค้าตามแคตาล็อกทั่วไปเท่านั้น แต่เรามีความเชี่ยวชาญเฉพาะด้านการจัดส่ง การส่งมอบ มอเตอร์แม่เหล็กถาวรที่ออกแบบเฉพาะ ปรับแต่งให้เหมาะกับการใช้งานเฉพาะของคุณ

เราได้รับการสนับสนุนจากทีมวิจัยและพัฒนาชั้นนำ ซึ่งประกอบด้วยวิศวกรจาก National Rare Earth Permanent Magnet Engineering Centre และได้รับการสนับสนุนจากสิทธิบัตรหลายสิบฉบับ เราออกแบบโซลูชันแรงดันสูง (6 กิโลโวลต์/10 กิโลโวลต์) และแรงดันต่ำ (380 โวลต์/660 โวลต์/1140 โวลต์) ให้สอดคล้องกับโครงสร้างพื้นฐานที่มีอยู่ของท่าน ไม่ว่าจะเป็นสถานีบำบัดน้ำ บ่อน้ำมัน หรือสภาพแวดล้อมการทำเหมืองที่ต้องป้องกันการระเบิด เรามอบสมรรถนะสูงสุดในสถานการณ์ที่มอเตอร์แบบทั่วไปไม่สามารถทำงานได้อย่างเหมาะสม

หากท่านกำลังประเมินมอเตอร์แม่เหล็กถาวรเชิงพาณิชย์สำหรับขาย และต้องการโซลูชันขับเคลื่อนที่ออกแบบมาอย่างดี ซึ่งรับประกันประสิทธิภาพและความทนทาน ENNENG คือพันธมิตรที่ท่านวางใจได้ ติดต่อ ENNENG วันนี้ .พูดคุยกับทีมวิศวกรเทคนิคของเราเพื่อรับข้อเสนอโซลูชันขับเคลื่อนที่ปรับแต่งเฉพาะตามความต้องการของท่าน

• วอตส์แอป: +86 18562780228
• อีเมล:  [email protected]
• โทรศัพท์:  +86 532 66000559