Οδηγίες Δοκιμών Γεννητριών Μόνιμου Μαγνήτη: Βασικά Πρότυπα Λειτουργίας, Διαδικασίες Φορτίου και Βασικές Αρχές Ασφάλειας

Οι συγχρονισμένες γεννήτριες μόνιμων μαγνητών (PMSG) χρησιμοποιούν υλικά υψηλής απόδοσης μόνιμων μαγνητών σπάνιων γαιών για να παράγουν ένα σταθερό μαγνητικό πεδίο, χωρίς να απαιτείται εξωτερικό ρεύμα διέγερσης,έτσι προσφέροντας εξαιρετικά υψηλή απόδοση μετατροπής ηλεκτρικής ενέργειας (συνήθως έως 92%~96%) και εξαιρετική πυκνότητα ισχύοςΩστόσο, η μοναδική φυσική τους δομή καθορίζει σημαντικά χαρακτηριστικά στην ηλεκτρική ισχύ:

Κατά τη λειτουργία της γεννήτριας, η τάση μη φορτίου είναι συνήθως σημαντικά υψηλότερη από την τάση πλήρους φορτίου.Αυτό οφείλεται κυρίως στο γεγονός ότι υπάρχει εσωτερική αντίσταση (αντίσταση περιτύλιξης στατορίου και αντιδραστικότητα διαρροής) μέσα στη γεννήτριαΌταν η γεννήτρια είναι ξεφορτωμένη, το ρεύμα εξόδου είναι εξαιρετικά μικρό, η εσωτερική πτώση τάσης είναι σχεδόν μηδενική και η τερματική τάση είναι κοντά στην ιδανική ηλεκτροκινητική δύναμη.όταν συνδέεται πλήρες φορτίο, το μεγάλο ρεύμα που ρέει μέσω της εσωτερικής αντίστασης παράγει σημαντική πτώση τάσης, προκαλώντας πτώση της τάσης του τερματικού εξόδου.

Για παράδειγμα, για μια γεννήτρια μόνιμων μαγνητών με ονομαστική τάση 690V, η τάση μη φορτίου της μπορεί να είναι περίπου 756V ~ 780V, το οποίο είναι ένα εντελώς φυσιολογικό φυσικό φαινόμενο και όχι σφάλμα.

Η τάση εξόδου μιας γεννήτριας μόνιμων μαγνητών είναι εξαιρετικά ευαίσθητη στα χαρακτηριστικά φορτίου.ή ντίζελ) παραμένει απολύτως σταθερή, όταν το μέγεθος ή η φύση της ισχύος φορτίου αλλάζει, η τάση εξόδου θα κυμαίνεται επίσης ανάλογα.

• Όταν συνδέεται φορτίο υψηλής ισχύος, το ρεύμα του στατορίου αυξάνεται, η πτώση της τάσης εσωτερικής αντίστασης αυξάνεται και η τάση τερματικού σταθμού μειώνεται.
• Όταν συνδέεται φορτίο χαμηλής ισχύος, η τερματική τάση ανακάμπτει.
• Όταν συνδέονται μη γραμμικά φορτία (όπως φωτισμός LED, διακόπτες τροφοδοσίας, κλπ.),τα αρμονικά ρεύματα που παράγονται από το φορτίο προκαλούν πρόσθετα αντίστροφα περιστρεφόμενα μαγνητικά πεδία και στρέβλωση τάσης μέσα στη γεννήτρια, οδηγώντας σε διακυμάνσεις τάσης.

Επειδή οι μόνιμοι μαγνήτες δεν μπορούν να αντισταθμίσουν τις πτώσεις τάσης ρυθμίζοντας το ρεύμα διέγερσης όπως οι ηλεκτρικά διεγερμένες γεννήτριες, ο ρυθμός ρύθμισης τάσης είναι σχετικά αδύναμος.Αυτός είναι επίσης ο λόγος για τους γεννήτες μόνιμων μαγνητών, ακόμη και αν έχουν έξοδο 380V / 50Hz και η εμπρόσθια κίνηση είναι σταθερή, δεν συνιστάται να ξεκινάτε απευθείας με φορτία. Το επίπεδο φορτίου προκαλεί άμεσα αλλαγές στη τάση εξόδου.

Βάσει των παραπάνω χαρακτηριστικών, απαγορεύεται απολύτως η άμεση εκκίνηση ενός γεννήτρου μόνιμων μαγνητών με το διακόπτη εξόδου κλειστό (δηλαδή με το φορτίο συνδεδεμένο).Η σωστή διαδικασία λειτουργίας είναι:

1. Πρώτα ρυθμίστε τον διακόπτη AC εξόδου στη θέση "OFF".
2. Ξεκινήστε τη γεννήτρια και αφήστε την να λειτουργήσει χωρίς φορτίο για προθέρμανση για 1 ~ 2 λεπτά (εκτείνεται σε 3 ~ 5 λεπτά σε κρύα περιβάλλοντα).
3. Αφού η ταχύτητα μονάδας, η συχνότητα και η τάση χωρίς φορτίο είναι πλήρως σταθερές, εφαρμόστε σταδιακά το φορτίο.

Αν ξεκινήσετε απευθείας με το φορτίο, το τεράστιο ρεύμα εισροής εκκίνησης και οι σοβαρές διακυμάνσεις τάσης μπορούν εύκολα να προκαλέσουν βλάβη του μονωτήρα της περιστρεφόμενης γεννήτριας, προστατευτικό τριβή,ή ακόμη και το μηχανοκίνητο κενό και η μηχανική ζημιά των εξαρτημάτων.

Για να εξασφαλιστεί η ακρίβεια των αποτελεσμάτων δοκιμών και η ασφάλεια του εξοπλισμού της γεννήτριας μόνιμων μαγνητών, συνιστάται να χρησιμοποιείται κινητήρας (ή κινητήρας κύριας κίνησης) με ισχύ κίνησης τουλάχιστον 1.1 φορές τη ονομαστική ισχύ της γεννήτριας για οδήγησηΑυτό είναι:

Δύναμη κίνησης ≥ ονομαστική ισχύς γεννήτριας * 1.1

Για παράδειγμα, για μια γεννήτρια μόνιμων μαγνητών με ονομαστική ισχύ 30 kW, θα πρέπει να επιλέγεται ένας κινητήρας κίνησης με ισχύ τουλάχιστον 33 kW.

Εάν η ισχύς κίνησης είναι πολύ μικρότερη από τη ονομαστική ισχύ της γεννήτριας (για παράδειγμα, η χρήση κινητήρα 5 kW για την κίνηση γεννήτριας 30 kW), θα προκύψουν οι ακόλουθες σοβαρές συνέπειες:

1. (1) Αδυναμία επίτευξης της ονομαστικής ταχύτητας

Όταν η ισχύς κίνησης είναι ανεπαρκής, ο κινητήρας δεν μπορεί να επιταχύνει τη γεννήτρια στην ονομαστική ταχύτητα,με αποτέλεσμα την τάση εξόδου και τη συχνότητα να είναι χαμηλότερες από τις ονομαστικές τιμέςΜια γεννήτρια 30 kW απαιτεί περισσότερη από 30 kW μηχανικής ισχύος εισόδου για να παράγει ονομαστική ηλεκτρική ενέργεια.

1. (2) Η τάση και η συχνότητα εξόδου δεν πληρούν τις προδιαγραφές

• - Χαμηλή τάση: δεν μπορεί να φθάσει την ονομαστική τάση (π.χ. 380V/400V/690V κλπ.), καθιστώντας αδύνατη την ορθή διεξαγωγή των δοκιμών ονομαστικής κατάστασης.
• - Χαμηλή συχνότητα: για ένα σύστημα 50 Hz, η ανεπαρκής ταχύτητα προκαλεί απόκλιση της συχνότητας από 50 Hz, καθιστώντας άκυρα τα δεδομένα δοκιμής.
• - Αδυναμία εκτέλεσης δοκιμών πλήρους φορτίου: μπορούν να διεξαχθούν μόνο δοκιμές χωρίς φορτίο ή με ελαφρύ φορτίο και δεν μπορεί να επαληθευθεί η ικανότητα φορτίου της γεννήτριας.

1. (3) Τραυματισμοί από υπερφόρτωση κινητήρα

Η μακροχρόνια λειτουργία του κινητήρα κίνησης υπό συνθήκες υπερφόρτωσης προκαλεί:

• - Υπερθέρμανση, επιτάχυνση της γήρανσης της μόνωσης, συντομεύση της ζωής του κινητήρα.
• - Πιθανή ενεργοποίηση της προστασίας υπερφόρτωσης, διακοπή δοκιμών.
• - Σε σοβαρές περιπτώσεις, καύση του κινητήρα.

1. (4) Ακατάλληλα αποτελέσματα δοκιμής

Δεδομένου ότι η ταχύτητα δεν μπορεί να σταθεροποιηθεί στην ονομαστική τιμή, όλα τα δεδομένα της δοκιμής (απόδοση ρύθμισης τάσης, απόδοση, αύξηση θερμοκρασίας κ.λπ.) δεν έχουν τιμή αναφοράς,και δεν μπορούν να ληφθούν ακριβή συμπεράσματα δοκιμής.

Εκτός από την αντιστοίχιση ισχύος, η σταθερότητα ταχύτητας του εξοπλισμού κίνησης είναι εξίσου κρίσιμη:

• Η διακύμανση της ταχύτητας πρέπει να ελέγχεται εντός ± 1% της ονομαστικής ταχύτητας.
• Η υπερβολική ταχύτητα παλμών θα προκαλέσει διακύμανση της συχνότητας της τάσης εξόδου και στρέβλωση της μορφής κύματος.
• Συνιστάται η χρήση κινητήρα μεταβλητής συχνότητας ή κινητήρα ντίζελ με ρυθμιστή ταχύτητας ως πηγή κίνησης για να εξασφαλίζεται ακριβής και ελεγχόμενη ταχύτητα.

• Επιβεβαιώνεται ότι η ισχύς του κινητήρα κίνησης είναι ≥ 1,1 φορές η ονομαστική ισχύς της γεννήτριας.
• Ελέγξτε την ευθυγράμμιση της ζεύξης μεταξύ κινητήρα κίνησης και γεννήτριας.
• Επιβεβαιώστε ότι όλες οι συνδέσεις των τερματικών γεννήτριων είναι σταθερές και αξιόπιστες και ότι η σειρά φάσεων είναι σωστή.
• Ελέγξτε την αντίσταση της μόνωσης (επίδεση του στατορίου προς το έδαφος και μεταξύ των φάσεων) · η αντίσταση της μόνωσης από το κρύο δεν πρέπει να είναι μικρότερη από 500MΩ.
• Επιβεβαιώστε ότι όλα τα όργανα μέτρησης (βολτμέτρο, αμπερόμετρο, μετρητή ισχύος, μετρητή συχνότητας, θερμόμετρο κ.λπ.) έχουν βαθμολογηθεί και είναι εντός της περιόδου ισχύος.
• Επιβεβαιώνεται ότι η ονομαστική τάση του κιβωτίου φορτίου ή του εξοπλισμού φορτίου αντιστοιχεί στην τάση εξόδου της γεννήτριας.

• - Εγκατάσταση φραγμών ασφαλείας στην περιοχή δοκιμής. Απαγορεύεται η είσοδος προσωπικού εκτός δοκιμής.
• - Οι χειριστές πρέπει να φορούν μονωτικά γάντια, μονωτικά παπούτσια και άλλο προσωπικό εξοπλισμό προστασίας.
• - Επιβεβαιώστε ότι όλες οι προστατευτικές διατάξεις (υπερτάσεις, υπερτάσεις, υπερθέρμανση) λειτουργούν πριν από τη δοκιμή.
• - Κατά τη διάρκεια των δοκιμών υψηλής τάσης, πρέπει να διορίζεται ειδικό πρόσωπο για την εποπτεία και να ακολουθείται αυστηρά η αρχή των "μη καταστροφικών δοκιμών πριν από τις καταστροφικές δοκιμές,χαμηλή τάση πριν από την υψηλή τάση".
• - Μετά τη δοκιμή, βεβαιωθείτε ότι έχετε αποφορτίσει πλήρως τον εξοπλισμό.

1. Βεβαιωθείτε ότι ο διακόπτης εξόδου της γεννήτριας βρίσκεται στην ανοιχτή (χωρίς φορτίο) θέση.
2. Ξεκινήστε τον κινητήρα κίνησης και αυξήστε αργά την ταχύτητα στην ονομαστική ταχύτητα της γεννήτριας.
3. Μετά την σταθεροποίηση της ταχύτητας και της συχνότητας, καταγράφεται η τάση και η τάση φάσης της γραμμής χωρίς φορτίο.
4. Σταδιακά ρυθμίστε την ταχύτητα, καταγράψτε την τάση μη φορτίου σε διαφορετικές ταχύτητες και σχεδιάστε την καμπύλη χαρακτηριστικών μη φορτίου.
5. Μετρήστε το ρεύμα μη φορτίου (πρέπει να είναι κοντά στο μηδέν).
6. Καταγράφεται η αύξηση της θερμοκρασίας κατά τη διάρκεια λειτουργίας χωρίς φορτίο (μετά από 30 λεπτά λειτουργίας).

Σημείωση: Η τάση μη φορτίου μιας γεννήτριας μόνιμων μαγνητών είναι συνήθως υψηλότερη από την τάση πλήρους φορτίου.η τάση μη φορτίου μπορεί να είναι περίπου 756V.

1. Σε ονομαστική ταχύτητα, επιβεβαιώστε ότι η τάση μη φορτίου είναι σταθερή.
2. Εφαρμόζεται μέθοδος σταδιακού φόρτωσης, αυξάνοντας το φορτίο σταδιακά στα 25%, 50%, 75% και 100% της ονομαστικής ισχύος.
3. Μετά από κάθε επίπεδο φορτίου που λειτουργεί σταθερά για 10 έως 15 λεπτά, καταγράφονται τα ακόλουθα δεδομένα:

• Η τάση της γραμμής, η τάση φάσης
• ρεύμα γραμμής, ρεύμα φάσης
• Ενεργή ισχύ, αντιδραστική ισχύ, συντελεστής ισχύος
• Συχνότητα
• Θερμοκρασία περιστροφής, θερμοκρασία ρουλεμάν, θερμοκρασία στερέωσης

1. 4. Υπολογίζεται το ποσοστό ρύθμισης τάσης: ΔU% = (U0 - U) / U * 100% (U0 είναι τάση μη φορτίου, U είναι ονομαστική τάση φορτίου)

1. Ενεργοποιείται συνεχώς με ονομαστικό φορτίο μέχρις ότου η θερμοκρασία κάθε τμήματος επιτύχει σταθερότητα (αλλαγή της αύξησης της θερμοκρασίας δεν υπερβαίνει το 1K/h).
2. Χρησιμοποιήστε θερμική απεικόνιση υπέρυθρου ή καταγραφέα θερμοκρασίας για την παρακολούθηση:

• - Θερμοκρασία περιστροφής του στατήρα (μέθοδος ενσωματωμένης αντίστασης ή μέθοδος θερμοσύνδεσης)
• - Θέρμανση ρουλεμάν
• - θερμοκρασία επιφάνειας μόνιμου μαγνήτη (δεν υπερβαίνει αυστηρά το μέγιστο επιτρεπόμενο όριο θερμοκρασίας για το υλικό μόνιμου μαγνήτη, συνήθως 80~180°C, ανάλογα με την ποιότητα του μαγνήτη)
• - Θερμοκρασία επιφάνειας οικισμού

1. 3. Καταγράφονται οι τιμές αύξησης της θερμοκρασίας κάθε τμήματος (σε σχέση με την θερμοκρασία περιβάλλοντος)

Η ονομαστική ταχύτητα είναι η ταχύτητα αναφοράς για τη σχεδιαστική λειτουργία της γεννήτριας.

• Η συχνότητα εξόδου είναι η ονομαστική συχνότητα (π.χ. 50Hz ή 60Hz)
• Η τάση εξόδου είναι η ονομαστική τάση (π.χ. 380V/400V/690V)
• Όλες οι παράμετροι επιδόσεων (αποτελεσματικότητα, συντελεστής ισχύος, αύξηση θερμοκρασίας κλπ.) βασίζονται σε τιμές δοκιμής σε ονομαστική ταχύτητα

Ο τύπος υπολογισμού ταχύτητας: n = 60f / p

όπου: f είναι η ονομαστική συχνότητα (Hz), p είναι ο αριθμός των ζευγαριών πόλων.

Για παράδειγμα: για μια γεννήτρια 50Hz, 12 πόλων (p=6), ονομαστική ταχύτητα n = 60*50/6 = 500 στροφές/λεπτο.

• Υπερβολικά υψηλή ταχύτητα: η τάση εξόδου και η συχνότητα αυξάνονται, προκαλώντας ενδεχομένως υπερφόρτωση της μόνωσης και τα δεδομένα δοκιμής θα είναι υπερβολικά υψηλά.
• Πολύ χαμηλή ταχύτητα: η τάση εξόδου και η συχνότητα μειώνονται, δεν επιτυγχάνονται οι ονομαστικές συνθήκες και τα δεδομένα της δοκιμής είναι πολύ χαμηλά και άκυρα.
• Διακυμάνσεις ταχύτητας: προκαλούν διακυμάνσεις συχνότητας τάσης και στρέβλωση της μορφής κύματος και τα δεδομένα δοκιμής θα έχουν μεγάλη διασπορά.

• Διάταξη της ονομαστικής ταχύτητας: ≤ ± 1%
• Χρόνος ανάκτησης απόκρισης βήματος ταχύτητας: ≤ 5 δευτερόλεπτα (μετά από ξαφνική αλλαγή φορτίου)
• Συνιστάται η χρήση κινητήρα μεταβλητής συχνότητας με έλεγχο κλειστού κυκλώματος ανατροπής ταχύτητας

Η τάση εξόδου της γεννήτριας πρέπει να αντιστοιχεί αυστηρά στην ονομαστική τάση του εξοπλισμού δοκιμής.βεβαιωθείτε ότι χρησιμοποιείτε ένα πολυμετρικό ή αναλυτή ποιότητας ισχύος για να επιβεβαιώσετε την τάση εξόδου χωρίς φορτίο της γεννήτριας, διασφαλίζοντας ότι βρίσκεται εντός του επιτρεπόμενου εύρους τάσης του εξοπλισμού δοκιμής.

Εάν η τάση εξόδου της γεννήτριας είναι υπερβολικά υψηλή (υπερβαίνει την ονομαστική τάση του εξοπλισμού δοκιμής κατά περισσότερο από 10%), θα προκαλέσει:

• Διαταραχή μόνωσης: η υπερβολική τάση υπερβαίνει τα όρια τάσης αντοχής των εσωτερικών ηλεκτρονικών εξαρτημάτων και των υλικών μόνωσης του εξοπλισμού δοκιμής.
• Εκρήξιμο πυκνωτή: οι ηλεκτρολυτικοί πυκνωτές καταστρέφονται λόγω υπερτάσης.
• Εκρήξη ημιαγωγών: οι συσκευές ημιαγωγών ισχύος αποτυγχάνουν λόγω κατάρρευσης υπερτάσης.
• Πλήρωση μαγνητικού κυκλώματος: για εξοπλισμό δοκιμής τύπου μετασχηματιστή ή κινητήρα, η υπερβολική τάση προκαλεί κορεσμό μαγνητικού κυκλώματος πυρήνα, έντονη αύξηση του ρεύματος μαγνητισμού,και ο εξοπλισμός θερμαίνεται γρήγορα και καίγεται.

• Πριν από τη δοκιμή, μειώνεται η τάση στο επιτρεπόμενο ονομαστικό εύρος του εξοπλισμού ρυθμίζοντας την ταχύτητα του κινητήρα κίνησης ή τον υποστηρικτικό μετατροπέα.
• Για τις γεννήτριες μόνιμων μαγνητών, δεδομένου ότι η διέγερση δεν μπορεί να ρυθμιστεί, η τάση εξόδου ελέγχεται κυρίως ρυθμίζοντας την ταχύτητα κίνησης.
• Συνιστάται η εγκατάσταση μετατροπέα, τροφοδοσίας σταθεροποίησης τάσης σταθεροποίησης συχνότητας,ή έναν ελεγκτή/μεταστροφέα στα τερματικά εξόδου της γεννήτριας για να ταιριάζει ο εξοπλισμός δοκιμής με διαφορετικές ονομαστικές τάσεις και να πληροί τις απαιτήσεις σύνδεσης στο δίκτυο και αποθήκευσης ενέργειας.

Οι συνηθισμένες ηλεκτρικά διεγερμένες γεννήτριες μπορούν να διατηρήσουν τη σταθερότητα της τάσης εξόδου ρυθμίζοντας το ρεύμα διέγερσης,Ενώ το μαγνητικό πεδίο μιας γεννήτριας μόνιμων μαγνητών παρέχεται από μόνιμους μαγνήτες και είναι σταθερόΩς εκ τούτου, οι αλλαγές φορτίου αντικατοπτρίζονται άμεσα στην τάση εξόδου.

1. Αμέσως εκφορτώστε σταδιακά· μην ανοίξετε άμεσα τον διακόπτη υψηλού ρεύματος.
2. Ελέγξτε εάν η ταχύτητα κίνησης είναι σταθερή στην ονομαστική τιμή.
3. Ελέγξτε αν το φορτίο είναι πολύ μεγάλο ή υπάρχει βραχυκύκλωμα.
4. Ελέγξτε αν η καλωδίωση είναι σωστή, χωρίς χαλαρότητα ή κακή επαφή.
5. Εάν η τάση παραμένει μη φυσιολογική, σταματήστε αμέσως το μηχάνημα για επιθεώρηση.

1. Σταδιακά εκφόρτωση σε μη φορτίο, λειτουργία για 2 ~ 3 λεπτά για ψύξη.
2. Άνοιξε τον διακόπτη φόρτωσης.
3. Αργά μειώστε την ταχύτητα του κινητήρα κίνησης στο μηδέν.
4. Αποσυνδέστε την παροχή ενέργειας.
5. Βγάλτε τα τερματικά της γεννήτριας.
6. Καταγράφονται τα δεδομένα δοκιμής και η κατάσταση του εξοπλισμού.

Τα βασικά σημεία της δοκιμής γεννήτριας μόνιμου μαγνήτη μπορούν να συνοψιστούν ως τα ακόλουθα τέσσερα:

1. 1Η ισχύς κίνησης πρέπει να είναι επαρκής: ισχύς κινητήρα ≥ ονομαστική ισχύς γεννήτριας * 1.1, απαγορεύεται αυστηρά το "μικρό άλογο που τραβάει μια μεγάλη άμαξα".
2. 2Η ταχύτητα πρέπει να είναι σταθερή: συνιστάται διακύμανση ονομαστικής ταχύτητας ≤ ± 1%, κίνηση με μεταβλητή συχνότητα.
3. 3. Ξεκινάμε χωρίς φορτίο και εφαρμόζουμε φορτίο: απαγορεύεται αυστηρά η έναρξη με φορτίο· το φορτίο πρέπει να εφαρμόζεται σταδιακά και κάθε επίπεδο πρέπει να σταθεροποιείται πριν προστεθεί το επόμενο.
4. 4Η τάση πρέπει να ταιριάζει: πρέπει να εξασφαλίζεται ότι η τάση εξόδου της γεννήτριας ταιριάζει με τη ονομαστική τάση του εξοπλισμού δοκιμής, ώστε να αποφεύγεται η καύση του εξοπλισμού από την υπερτάση.

Η αυστηρή συμμόρφωση με τις παραπάνω κατευθυντήριες γραμμές δοκιμών εξασφαλίζει την ασφάλεια των δοκιμών γεννήτριας μόνιμων μαγνητών και την ακρίβεια των δεδομένων.