Selecție potrivită de generatoare și motoare electrice

Recent, un client a venit la noi. Aceștia realizează un proiect de fabrică de prelucrare în străinătate. Capacitatea rețelei locale de alimentare cu energie electrică este insuficientă, iar alimentarea este instabilă. Clientul are nevoie să-și aducă propriul grup electrogen ca sursă principală de alimentare. Problema cea mai mare a clientului este faptul că există mai multe motoare electrice în fabrică, inclusiv mori, ventilatoare și benzi transportoare. Se îngrijorează că, dacă grupul electrogen este prea mic, nu va putea asigura alimentarea, iar dacă este prea mare, va reprezenta o risipă de bani. Ne-a întrebat cum să se facă potrivirea dintre grupul electrogen și motoarele electrice.

Această problemă este foarte frecventă în proiectele industriale: potrivirea dintre generatoare și motoare electrice. Dacă generatorul este ales doar pe baza puterii nominale a motorului electric, vor apărea probleme. Motivul esențial este faptul că curentul de pornire al motorului este mult mai mare decât curentul în regim normal de funcționare.

Când motorul pornește, este necesar să se depășească inerția de rotație a rotorului și rezistența sarcinii pentru a accelera de la viteza de repaus până la viteza nominală. În acest proces, curentul statorului motorului va crește brusc. Când un motor asincron trifazat este pornit direct, curentul de pornire este de obicei de 5–7 ori mai mare decât curentul nominal. Adică, cerința de curent pentru sursa de alimentare a unui motor de 30 kW poate atinge 150–210 amperi în momentul pornirii directe, iar cerința corespunzătoare de putere este mult mai mare decât puterea nominală a motorului.

Când generator Când setul este supus acestui impact, indicatorii cheie sunt rata de reglare tranzitorie a tensiunii și timpul de recuperare. În urma impactului unui curent ridicat, tensiunea la capătul generatorului va scădea instantaneu. Dacă scăderea este prea mare sau dacă recuperarea este prea lentă, aceasta va duce la instabilitatea contactorului, la declanșarea eronată a dispozitivului de protecție și la oprirea directă a generatorului. Prin urmare, potrivirea dintre generatoare și motoare electrice este, în esență, un echilibru între capacitatea de putere tranzitorie de ieșire a generatorului și cerința de soc a motorului.

Metoda de pornire a motorului electric are cel mai mare impact asupra selecției generatorului.

Socul de pornire directă este cel mai mare, iar multiplul curentului de pornire este ridicat, fiind potrivit pentru motoarele de mică putere sau pentru echipamentele cu cerințe ridicate privind cuplul de pornire. Folosind pornirea directă, generator Puterea este de obicei de 2,5–3,5 ori puterea motorului. Multiplul specific depinde de performanța sistemului de excitație al generatorului. Răspunsul tranzitoriu al grupului cu excitație prin magnet permanent sau cu reglaj digital al excitației este mai bun, iar multiplul poate fi redus corespunzător.

Pornirea cu reducerea tensiunii este o metodă frecvent utilizată pentru reducerea impactului, inclusiv pornirea în stea-triunghi și pornirea cu reducerea tensiunii prin transformator autotransformator. Pornirea în stea-triunghi poate reduce curentul de pornire la aproximativ o treime din cel al pornirii directe, dar și cuplul de pornire se reduce corespunzător, fiind potrivită pentru dispozitivele care pornesc în gol sau sub sarcină ușoară. În acest mod, puterea generatorului este de obicei configurată la 1,5–2 ori puterea motorului.

În prezent, pornitorii blânzi sunt utilizați pe scară largă. Prin reglarea tensiunii cu siliciu controlabil, tensiunea poate crește în mod uniform. Curentul de pornire poate fi controlat la 2–3 ori valoarea curentului nominal. Procesul de pornire este stabil, iar impactul asupra generatorului este redus. Atunci când este echipat cu un pornitor blând, puterea generatorului trebuie să fie de 1,2–1,5 ori puterea motorului.

Antrenarea prin convertizor de frecvență este metoda de pornire care generează cel mai mic impact. Curentul de pornire nu depășește practic curentul nominal al motorului, iar impactul asupra generatorului este aproape nul. Totuși, ca încărcătură neliniară, convertizorul de frecvență produce armonici. La alegerea acestuia, este necesar să se acorde o atenție deosebită performanței regulatorului automat de tensiune (AVR) al generatorului și, dacă este cazul, să se instaleze un filtru pentru armonici.

În plus față de metoda de pornire, natura sarcinii este, de asemenea, esențială. Echipamentele cu pornire sub sarcină grea, cum ar fi compresoarele de aer, morile cu ciocane și pompele de apă, funcționează sub sarcină în timpul procesului de pornire, ceea ce are un impact mai mare decât pornirea fără sarcină. În cazul funcționării simultane a mai multor motoare, puterea fiecărui motor nu poate fi pur și simplu adunată. Este necesar să se ia în considerare coeficientul de funcționare simultană și să se verifice condițiile de lucru cele mai defavorabile — de exemplu, situația în care mai multe motoare pornesc simultan.

Trebuie incluse, de asemenea, factorii de mediu. La fiecare 1.000 de metri altitudine, puterea de ieșire a generatorului scade cu aproximativ 10 %, deoarece rarefierea aerului afectează disiparea căldurii și arderea. Când temperatura mediului înconjurător depășește 40 °C, puterea trebuie, de asemenea, redusă. În medii speciale, cum ar fi zonele de coastă și deșertul, nivelul de protecție și cel de rezistență la coroziune trebuie, de asemenea, îmbunătățite corespunzător.

Înapoi la fabrica de prelucrare a clientului, l-am ajutat să clasifice: o sfărâmătoare de 45 kW, pornire sub sarcină grea, echipată cu un convertizor de frecvență; un ventilator de 22 kW, pornire fără sarcină, care utilizează un pornitor moale; și mai mulți motoare de transportor de putere mică, care pornesc direct. În același timp, coeficientul de funcționare este de 0,8, luându-se în considerare ordinea de pornire în cele mai defavorabile condiții de lucru, iar în final s-a echipat o grupă electrogenă de 120 kW cu excitație prin magneți permanenți și reglaj digital al tensiunii. Feedback-ul primit de la client după punerea în funcțiune a fost că echipamentele pornesc în mod uniform, fluctuația tensiunii se încadrează în limitele acceptabile și funcționarea este stabilă.

În general, cheia potrivirii generator și motorul este evaluarea exactă a impactului de pornire al motorului și potrivirea rațională a capacității de răspuns tranzitoriu a generatorului. Modul de pornire, natura sarcinii, condițiile de mediu și coordonarea între mai multe mașini sunt indispensabile. Dacă selecția este corectă, vor apărea mai puține probleme pe teren.