Matchande urval av generatorer och elmotorer

Nyligen kom en kund till oss. De arbetar med ett bearbetningsfabriksprojekt utomlands. Den lokala elnätskapaciteten är otillräcklig och elleveransen är instabil. De måste därför ta med sig en egen generatorgrupp som huvudelförsörjning. Kundens största bekymmer är att det finns flera elmotorer i fabriken, inklusive krossare, fläktar och transportband. De är oroliga för att om generatorn är för liten kommer den inte att kunna leverera tillräckligt med effekt, och om den är för stor kommer det att bli en slöseri med pengar. De frågade mig hur man bäst anpassar generatoren till elmotorerna.

Detta problem är mycket vanligt i industriella projekt. Anpassningen av generatorer och elmotorer. Om generatorn endast dimensioneras utifrån elmotorernas märkeffekt uppstår problem. Den avgörande orsaken är att strömslaget vid motorstarten är betydligt större än strömmen under normal drift.

När motorn startar måste den övervinna rotorns rotationsdröghet och lastens motstånd för att accelerera från stillastående till nominell varvtal. Under denna process stiger statorströmmen i motorn kraftigt. När en trefas asynkronmotor startas direkt är startströmmen vanligtvis 5–7 gånger nominell ström. Det innebär att strömförbrukningen för strömförsörjningen till en 30 kW motor kan nå 150–210 ampere vid ögonblicket för direktstart, och motsvarande effektkrav är mycket högre än motorns nominella effekt.

När generator När uppsättningen utsätts för denna stöt är de viktigaste indikatorerna den tillfälliga spänningsjusteringshastigheten och återställningstiden. Under påverkan av hög ström kommer spänningen vid generatorns utgång att sjunka omedelbart. Om den sjunker för mycket eller återställs för långsamt kan det leda till att kontaktorn blir instabil, skyddsutrustningen utlöser felaktigt och generatorn stängs av direkt. Därför är anpassningen av generatorer och elmotorer i princip en balans mellan generatorns tillfälliga effektkapacitet och motorns stödförbrukning.

Elmotorns startmetod har störst inverkan på valet av generator.

Den direkta startstöten är störst och startströmmen är hög, vilket gör den lämplig för småmotorer eller utrustning med höga krav på startvridmoment. Vid direktstart blir den generator Effekten är vanligtvis 2,5 till 3,5 gånger motorernas effekt. Det specifika förhållandet beror på prestandan hos generatorns magnetiseringsystem. Den transienta responsen hos aggregat med permanentmagnetisk magnetisering eller digital justering av magnetiseringen är bättre, och förhållandet kan därför lämpligen minskas.

Start med spänningsreduktion är en vanligt använd metod för att minska stöten, inklusive stjärn-delta-start och start med spänningsreducerande självkopplingstransformator. Vid stjärn-delta-start minskas startströmmen till cirka en tredjedel av den vid direktstart, men startvridmomentet minskar också i samma utsträckning, vilket gör metoden lämplig för apparater som startas utan belastning eller med lätt belastning. På detta sätt konfigureras generatorns effekt vanligtvis till 1,5–2 gånger motorernas effekt.

För närvarande används mjuka startare på ett brett utbud. Genom styrbar kiselnspänningsreglering kan spänningen öka smidigt. Startströmmen kan regleras till 2–3 gånger märkströmmen. Startprocessen är stabil och påverkan på generatorn är liten. När en mjuk startare är monterad bör generatorns effekt vara 1,2–1,5 gånger motorns effekt.

Drift med frekvensomriktare är den startmetod som ger minst påverkan. Startströmmen överskrider i princip inte motorns märkström, och påverkan på generatorn är nästan obefintlig. Som en icke-linjär last genererar dock frekvensomriktaren harmoniska. Vid val måste man ta hänsyn till generatorns AVR-prestanda och installera ett harmonikfilter om det behövs.

Förutom startmetoden är även lastens karaktär avgörande. Utrustning för tunglaststart, såsom luftkompressorer, krossar och vattenpumpar, belastas under startprocessen, vilket har större inverkan än start vid tomgång. Vid samtidig drift av flera motorer kan inte effekten för varje motor helt enkelt adderas. Det är nödvändigt att ta hänsyn till samtidighetsfaktorn och kontrollera de mest ogynnsamma driftförhållandena – till exempel situationen där flera motorer startar samtidigt.

Miljöfaktorer måste också inkluderas. För varje 1 000 meter höjd över havet minskar generatorns utmattningsverktyd med cirka 10 %, eftersom den tunnare luften påverkar värmeavledningen och förbränningen. När omgivningstemperaturen överstiger 40 °C måste effekten också minskas. I särskilda miljöer, såsom vid havet och i öknen, bör även skyddsnivån och korrosionsskyddsnivån förbättras därefter.

Tillbaka till kundens bearbetningsanläggning hjälpte vi honom att sortera ut: en 45 kW krossare med tungstart, utrustad med en frekvensomriktare; en 22 kW fläkt med lättstart, som använder en mjukstartare; samt flera småkraftiga transportbandmotorer som startar direkt. Samtidigt är driftkoefficienten 0,8, och med hänsyn till startordningen under de mest ogynnsamma driftsförhållandena valdes slutligen en 120 kW generatoraggregat med permanentmagnetisk uppriktning och digital spänningsreglering. Kundens återkoppling efter felsökning var att utrustningen startar smidigt, spänningsvariationerna ligger inom det acceptabla intervallet och driften är stabil.

I allmänhet är nyckeln till anpassningen av generator och motorn är en exakt bedömning av startpåverkan på motorn samt en rimlig anpassning av generatorns förmåga att svara på transienta förändringar. Startläge, lastens karaktär, miljöförhållanden och samordning mellan flera maskiner är oumbärliga. Om valet är välgrundat uppstår det färre problem på platsen.