Решавање проблема Инвертер Сурге Капацитет неуспјеха у високо-тоцк индустријски мотор старт-аут.

Главни проблем покретача мотора са високим крутним тренутком

У индустријским системима Б2Б, радионицама изван мреже и поморским инсталацијама, инжењери често се суочавају са упорном проблемом: висококвалитетни инвертори снаге који се спотакују на преоптерећење када покушавају да покрећу електричне моторе. Чак и када номинална снага инвертора прелази номиналну моћ мотора за наизглед сигурну маржу, покушај покретања не успева. Ова грешка се манифестује као брз пад напона променљивог струја, након чега следи искључивање претече на инвертору.

Овај чланак пружа техничку анализу зашто се ови неуспјехи јављају и пружа практичне стратегије инжењерства за превазилажење вузлинских угласа капацитета приликом покретања тешке индуктивне машине.

Питање: Зашто стандардни инвертори не функционишу током покретања мотора са високим крутним тренутком, и како решити ограничења капацитета наступа?

Да би се решили недостаци капацитета инвертора са моторима са високим крутним тренутком, системски интегратори морају да реше неисправност између прелазног механичког покретачког тренутка мотора и заштите инвертора од електричне струје. Ово се решава израчунавањем стварних замрзнутих роторских ампера мотора, верификацијом капацитета батерије Ц-реат, минимизацијом импеданце ЦЦ каблирања и распоређивањем електронских технологија меког покретања или избором високонапливних тороидалних инвертора као

Разумевање физике моторних стартапа

Да би се разумело зашто се инвертор покреће, мора се погледати електромагнетно понашање индукционих мотора ЦА. Када је електрични мотор у миру, његов ротор је стационаран, а његова унутрашња магнетна поља су неуређена.

У тренутку покретања (време нула), мотор представља стање познато као закључани роторски ампер (ЛРА). У овом стању, нема повратне електродвижне снаге (Вратно ЕМФ) коју генерише ротор који се врти да се супротстави напону мреже. Због тога се мотор понаша као чист индуктивни кратковртосек.

Током овог прелазног периода покретања (који може трајати од 200 милисекунди до неколико секунди у зависности од инерције оптерећења), струја коју привлачи мотор расте на 5 до 8 пута више од номиналне струје. На пример, индустријска вакуумска пумпа од 1,5 kW (2 КС) која ради на 230V AC узима око 6,5A. Међутим, током покретања, његова ЛРА може лако достићи 35А до 50А, захтевајући више од 10 кВ очигледне снаге (ВА).

Осим тога, апликације са високим крутним тренутком (као што су пумпе за воду у дубоким бунарцима, хладнички компресори, дрожери и хидраулички пакети за напор) захтевају висок почетни крутни момент да би се савладала статичка тријање и инерција. Висок вртећи момент директно корелише са високом струјом. Ако је струја ограничена, мотор не може генерисати довољно вртећег момента за окретање, продужујући трајање ЛРА и продужујући екстремно електрично оптерећење на извор енергије.

Зашто се инвертери крећу: механизми за заштиту

За разлику од електричних мрежа, које имају практично бесконачну струју која може да прође кроз покретачке приливе, инвертор снаге је статички електронски уређај са строгим физичким ограничењима на испоруку струје. Да би се заштитио од катастрофалних неуспеха, инвертор прати неколико параметара:

• МОСФЕТ пик прекоточна струја: Транзистори са ефектом поља метала-оксида-половодара (МОСФЕТ) унутар инвертора су номиновани за одређену максималну струју. Ако ЛРА мотора пређе ову границу, контролна петља инвертора одмах ће искључити возаче капи (у микросекундама) како би се спречио топљење силицијума због топлотне пробеге.
• Избегавање кондензатора за ДЦ-линк: Инвертори претварају струју ДЦ у струју АЦ високог напона. Када се тражи масиван прилив, енергија која је складиштена у унутрашњој кондензаторској банци за ЦЦ-линк се исцрпљује за милисекунде. Ако извор улаза ЦЦ (банка батерије) не може довољно брзо да допуни ову енергију, напон ЦЦ-буса пада, што изазива недостатак поднапона.
• DC Улазни напон Саг: Покретни прилив захтева стотине ампера из банке батерија ЦЦ. Овај огроман ток узрокује пад напона преко унутрашњег отпора батерија и кабела за пренос ЦС-а. Ако улазни напон на терминалима инвертора падне испод нисконапоне границе (обично 10,5В за инверторе 12В или 42В за инверторе 48В), инвертор се искључује како би заштитио батерију од преоптерећења.

Размер и размер рачунања за индуктивне оптерећења

Када дизајнирају систем, инжењери морају да израчунају врхунску покретачку снагу, а не номиналну снагу. Ево корака по кораку инжењерског приступа:

• Корак 1: Идентификујте почетне карактеристике мотора. Погледајте на табели за мотор за код НЕМА дизајна или директну ЛРА квалификацију. Ако није доступно, користите мултипликатор од 6 пута континуиране снаге као стандард за безбедност.
• Корак 2: Одредите потребну континуирану способност. Континуирана струја променљивог струја инвертора треба да буде најмање 1,5 пута већа од покретне моторе да би се прилагодила општеним флуктуацијама рада и топлотом околине.
• Корак 3: Успоредите рејтинг напрека инвертора. Капацитет преливања инвертора (обично номинални за 1 секунда или 5 секунди) мора бити већи од мотора. Ако мотор од 1,5 kW има потребу за покретање од 9 kW за 1,5 секунди, инвертор мора бити означен да се носи са најмање 9 kW пик струје за то трајање.
• Корак 4: Проверите капацитете батеријских банака. Батеријски систем од 48 В који снабдева 9 КВ струје мора да испоручује више од 187 А ЦЦ струје. Уверите се да је хемија батерије (као што је литијум-жељан-фосфат) означена за ову C-резулуцију и да се систем за управљање батеријом (БМС) не покреће преко струје.

Стратегије за решавање проблема и ублажавање проблема

Ако се појављује трчање инвертора током покретања мотора, примените следеће систематске кораке за решавање проблема:

• 1. у вези са Истражите импедансу ЦЦ каблирања: Уверите се да су каблови за ЦЦ напон који повезују банку батерије са инвертором што су краћи и да имају адекватну површину попречника. Високи отпор кабла узрокује значајно опадање напона под високом струјом. За инверторе високе снаге, користите 4/0 АВГ (95 квадратних мм) чисти бакарни каблови и проверите све лаге за сигурне везе.
• 2. Уколико је потребно. Употребити електронске меке стартере: Меки стартер користи прекидаче чврстог стања (СЦР) да постепено повећа напон који се испоручује мотору током покретања. Ово продужава рампу за покретање са милисекунде на неколико секунди, смањујући врхунски ток упадања до 50% до 60%. Ово омогућава мањем инвертору да успешно покреће мотор са високим крутним тренутком.
• 3. Уколико је потребно. Уведите променљиве фреквентне уређаје (ВФД): ВФД је коначно решење за променљиву брзину и управљање покретањем. Он претвара долазни ЦА у ЦА, а затим назад у ЦА са променљивом фреквенцијом и напоном. Подржавајући константан однос Волт-по-Херц, ВФД може да покреће мотор са високим крутним тренутком на својој номиналној ток (1х мултипликатор) уместо 6х ЛРА мултипликатор, елиминишући потпуно неуспехе инвертора.
• 4. Уколико је потребно. Изаберите нискофреквентне (тороидални трансформатори): Стандартни високофреквентни инвертори користе електронско прекидање за повећање напона и имају веома ограничен капацитет претера (обично само 1,2x до 1,5x континуиран рејтинг). Нискофреквентни инвертори, као што је JYINS Heavy-Duty серија, користе масивне, прекомерне тороидалне бакарне трансформаторе. Ова магнетна језгра могу да складиште електромагнетну енергију и да се носе са физичким таласима од 3 пута већим од континуираног броја до 10 или 30 секунди. Овај пасиван топлотни и магнетни буфер је веома отпоран на оштре индуктивне шире моторских покретача.

Zaključak

Решавање проблема са превратним приливом са индустријским моторима са високим крутним тренутком је питање усаглашавања електричних могућности са механичким стварностма. Разумејући да индукциони мотори захтевају екстремне струје за покретање (LRA), инжењери могу правилно да размењују своју опрему, минимизирају пад напона система кроз високо-међуструко ДЦ жице и запошљавају електронске меке стартере или ВФД. За најзахтљивије индустријске средине Б2Б, избор нискофреквентних инвертора са тороидалним трансформаторима, као што су чврсте јединице које је изградио ЈИИНС, пружа неопходну безбедносну маржу и трајност хардвера како би се машина одржавала без проблем.