إرشادات اختبار مولد المغناطيس الدائم: معايير تشغيل رئيسية وإجراءات الحمل وأساسيات السلامة

المولدات المزامنة المغناطيسية الدائمة (PMSG) تستخدم مواد مغناطيسية دائمة للأراضي النادرة عالية الأداء لإنتاج مجال مغناطيسي ثابت ، لا تتطلب أي تيار تحفيز خارجي ،وبالتالي توفر كفاءة عالية للغاية في تحويل الطاقة الكهربائية (عادة ما تصل إلى 92٪ ٪) وكمية طاقة ممتازةومع ذلك، فإن بنيتهم الفيزيائية الفريدة تحدد خصائص هامة في الإنتاج الكهربائي:

أثناء تشغيل المولّد، يكون الجهد في حالة عدم الحمل أعلى بكثير من الجهد في حالة الحمل الكامل.ويرجع ذلك أساسا إلى وجود معوقة داخلية (مقاومة التلف الستاتور وفاعلية التسرب) داخل المولدعندما يتم تفريغ المولّد، يكون التيار الخارجي صغيرًا للغاية، والانخفاض الداخلي في الجهد قريب من الصفر، والجهد النهائي قريب من القوة الكهربائية العكسية المثالية.عندما يتم توصيل الحمل الكامل، التيار الكبير الذي يتدفق من خلال المعوقة الداخلية ينتج انخفاضًا كبيرًا في الجهد ، مما يتسبب في انخفاض الجهد النهائي للخروج.

على سبيل المثال ، بالنسبة لمولد مغناطيس دائم بجهد اسمي يبلغ 690 فولت ، قد يكون جهد عدم الحمل حوالي 756 فولت ~ 780 فولت ، وهو ظاهرة فيزيائية طبيعية تمامًا وليس خطأً.

إنّ الجهد الخارجي لمولد مغناطيس دائم حساس للغاية لخصائص الحمل. حتى لو كانت سرعة المحرك الرئيسي (مثل توربينات الرياح، توربينات المياه،أو محركات الديزل) تبقى مستقرة تماما، عندما تتغير حجم أو طبيعة قوة الحمل، فإن الجهد الخارجي سوف يتقلب أيضا وفقا لذلك.

• عندما يتم توصيل حمولة عالية الطاقة ، يزداد تيار الستاتور ، ويزداد انخفاض فولتاج المعوقة الداخلية ، وينخفض فولتاج الطرف.
• عندما يتم توصيل حمولة منخفضة الطاقة، يتعافى الجهد النهائي.
• عندما يتم توصيل الأحمال غير الخطيّة (مثل الإضاءة LED، وتحويل مصادر الطاقة، إلخ) ،التيارات الهارمونية التي تولدها الحمل تسبب مجالات مغناطيسية عكسية تدور إضافية وتشوهات في الجهد داخل المولد، مما يؤدي إلى تقلبات في الجهد

لأن المغناطيسات الدائمة لا تستطيع تعويض انخفاضات الجهد عن طريق ضبط تيار الإثارة مثل مولدات الإثارة الكهربائية ، فإن معدل تنظيم الجهد ضعيف نسبياً.هذا هو أيضا لماذا مولدات المغناطيس الدائم، حتى لو كانت مخرجاتها 380 فولت / 50 هرتز والحركة الأمامية مستقرة، لا ينصح بالبدء مباشرة مع الأحمال ٪ مستوى الحمل يسبب مباشرة تغيرات في الجهد الخارجي.

بناءً على الخصائص المذكورة أعلاه، يُحظر تماماً تشغيل مولد مغناطيس دائم مباشرة مع إغلاق مفتاح الإخراج (أي مع توصيل الحمل).الإجراء الصحيح للعمل هو:

1. أولاً ضع مفتاح التيار المتردد الخارجي في وضع "OFF".
2. قم بتشغيل مولد الطاقة ودعه يعمل دون حمولة لتحفيزه لمدة 1 ~ 2 دقيقة (توسيع إلى 3 ~ 5 دقائق في البيئات الباردة).
3. بعد أن تكون سرعة الوحدة والتردد والجهد بدون حمولة مستقرة تمامًا ، قم بتطبيق الحمل تدريجياً.

إذا بدأت مباشرة مع الحمل، فإن التيار الاندفاع البداية الضخمة وتقلبات الجهد الشديدة يمكن أن تسبب بسهولة انهيار العزل من التلفة مولد،أو حتى توقف المحرك وتلف المكونات الميكانيكية.

لضمان دقة نتائج الاختبار وسلامة المعدات لمولد المغناطيس الدائم ، يوصى بشدة باستخدام محرك (أو محرك رئيسي) بقوة محرك لا تقل عن 1.1 مرة من الطاقة الاسمية للمولد للقيادةهذا هو:

قوة القيادة ≥ قوة المولدة المسجلة * 1.1

على سبيل المثال، بالنسبة لمولد مغناطيس دائم بقوة اسمية تبلغ 30 كيلوواط، يجب اختيار محرك محرك بقوة لا تقل عن 33 كيلوواط.

إذا كانت قوة القيادة أقل بكثير من القوة الاسمية لمولد الكهرباء (على سبيل المثال ، استخدام محرك 5 كيلوواط لتشغيل مولد 30 كيلوواط) ، فإن العواقب الخطيرة التالية ستكون:

1. (1) عدم القدرة على الوصول إلى السرعة الاسمية

إنّ الجهد الخارجي للمولّد يتناسب مع السرعة. عندما تكون قوة القيادة غير كافية، لا يستطيع المحرك تسريع المولّد إلى السرعة المسمّية،مما يؤدي إلى الجهد الخارجي والتردد أقل من القيم الاسميةيحتاج مولد 30 كيلوواط إلى أكثر من 30 كيلوواط من طاقة المدخلات الميكانيكية لإخراج الطاقة الكهربائية المسجلة؛ عزم القيادة 5 كيلوواط بعيد عن الكفاية، وسوف تكون السرعة منخفضة للغاية.

1. (2) الجهد الخارجي والتردد لا يلبيان المواصفات

• - الجهد المنخفض: لا يمكن الوصول إلى الجهد الاسمي (على سبيل المثال، 380 فولت / 400 فولت / 690 فولت، الخ) ، مما يجعل من المستحيل إجراء اختبارات الحالة الاسمية بشكل صحيح.
• - التردد المنخفض: بالنسبة لنظام 50 هرتز ، فإن السرعة غير الكافية تسبب انحراف التردد عن 50 هرتز ، مما يجعل بيانات الاختبار غير صالحة.
• - عدم القدرة على إجراء اختبارات الحمل الكامل: يمكن إجراء اختبارات بدون حمولة أو حمولة خفيفة فقط ، ولا يمكن التحقق من قدرة مولد الحمل.

1. (3) تلف محرك القيادة من خلال زيادة في الحمل

تشغيل محرك القيادة لفترة طويلة في ظروف الإفراط في الحمل سيؤدي إلى:

• -التسخين المفرط، وتسريع شيخوخة العزل، وتقصير عمر المحرك.
• -إحتمال إطلاق حماية الإفراط في الحمل، مقاطعة الاختبارات
• -في الحالات الشديدة، حرق محرك القيادة

1. (4) نتائج اختبار غير صحيحة

وبما أن سرعة التشغيل لا يمكن استقرارها عند القيمة الاسمية، فإن جميع بيانات الاختبار (معدل تنظيم الجهد، والكفاءة، وارتفاع درجة الحرارة، وما إلى ذلك) لا تحتوي على قيمة مرجعية.و لا يمكن الحصول على استنتاجات دقيقة من الاختبار.

بالإضافة إلى مطابقة الطاقة، فإن استقرار سرعة معدات القيادة أمر حاسم بنفس القدر:

• يجب أن يتم التحكم في تقلبات السرعة في حدود ± 1٪ من السرعة الاسمية.
• النبضات السريعة المفرطة ستسبب تقلبات في تردد الجهد الخارجي وتشوهات في شكل الموجة.
• يوصى باستخدام محرك تردد متغير أو محرك ديزل مع ضبط السرعة كمصدر محرك لضمان سرعة دقيقة وقابلة للسيطرة.

• تأكيد أن قوة محرك القيادة تصل إلى 1.1 مرة أو أكثر من القوة الاسمية للمولد.
• تحقق من محاذاة الارتباط بين محرك القيادة والمولد.
• تأكد من أن جميع اتصالات محطة مولد الطاقة ثابتة وموثوقة وأن تسلسل المراحل صحيح.
• تحقق من مقاومة العزل (تلف الستاتور إلى الأرض وبين المراحل) ؛ يجب أن تكون مقاومة العزل البارد لا تقل عن 500MΩ.
• تأكد من أن جميع أدوات القياس (مقياس الفولت، ومقياس آمبر، ومقياس الطاقة، ومقياس التردد، ومقياس الحرارة، وما إلى ذلك) قد تم معايرتها وأنها ضمن فترة الصلاحية.
• تأكيد أن الجهد الاسمي لصندوق الحمل أو معدات الحمل يتطابق مع الجهد الخارجي للمولد.

• - إقامة حواجز السلامة في منطقة الاختبار.
• - يجب على المشغلين ارتداء قفازات معزولة، أحذية معزولة، ومعدات حماية شخصية أخرى.
• - تأكد من أن جميع أجهزة الحماية (التيار الزائد، والجهد الزائد، ودرجة الحرارة الزائدة) تعمل قبل الاختبار.
• - أثناء الاختبارات عالية الجهد، يجب تعيين شخص مخصص للإشراف، واتباع بدقة مبدأ "الاختبارات غير المدمرة قبل الاختبارات المدمرة،الجهد المنخفض قبل الجهد العالي".
• بعد الاختبار، تأكد من تفريغ المعدات بالكامل

1. تأكد من أن مفاتيح إخراج مولد الكهرباء في وضعية مفتوحة (دون حمولة).
2. تشغيل محرك القيادة وزيادة السرعة ببطء إلى السرعة الاسمية للمولد.
3. بعد أن تكون السرعة والتردد مستقرة، يتم تسجيل الجهد في الخط بدون حمولة وجهد المرحلة.
4. قم بتعديل السرعة تدريجياً، وقم بتسجيل الجهد في حالة عدم الحمل عند سرعات مختلفة، ثم قم برسم منحنى الخصائص في حالة عدم الحمل.
5. قم بقياس تيار عدم الحمل (يجب أن يكون قريبًا من الصفر).
6. سجل ارتفاع درجة الحرارة أثناء التشغيل بدون حمولة (بعد 30 دقيقة من التشغيل).

ملاحظة: عادة ما يكون الجهد في حالة عدم الحمل لمولد المغناطيس الدائم أعلى من الجهد في حالة الحمل الكامل ؛ هذا أمر طبيعي. على سبيل المثال ، بالنسبة لمولد بقوة 690 فولت ،فولتاج عدم الحمل قد يكون حوالي 756 فولت.

1. عند السرعة الاسمية، تأكد من أن الجهد بدون حمولة مستقر.
2. تبني طريقة تحميل تدريجية، وزيادة الحمل تدريجياً عند 25٪، 50٪، 75٪، و 100٪ من القوة المسجلة.
3. بعد أن يتم تشغيل كل مستوى تحميل بشكل مستقر لمدة 10 ~ 15 دقيقة ، سجل البيانات التالية:

• التوتر في الخط، التوتر في المرحلة
• تيار الخط، تيار المرحلة
• الطاقة النشطة، الطاقة التفاعلية، عامل الطاقة
• التكرار
• درجة حرارة التلف ، درجة حرارة المحامل ، درجة حرارة السقف

1. 4.حساب معدل تنظيم الجهد: ΔU٪ = (U0 - U) / U * 100٪ (U0 هو الجهد بدون حمولة ، U هو الجهد القياسي للحمل)

1. العمل باستمرار عند الحمل الاسمي حتى تصل درجة حرارة كل جزء إلى الاستقرار (تغير ارتفاع درجة الحرارة لا يتجاوز 1K / h).
2. استخدم جهاز تصوير حراري تحت الحمراء أو جهاز تسجيل درجة الحرارة لمراقبة:

• - درجة حرارة لف الستاتور (بوسائل المقاومة المضمنة أو طريقة الحرارة)
• - درجة حرارة المحامل
• - درجة حرارة سطح المغناطيس الدائم (لا تتجاوز الحد الأقصى لدرجة الحرارة المسموح بها للمواد المغناطيس الدائم، عادة 80 ~ 180 درجة مئوية، اعتمادا على نوع المغناطيس)
• - درجة حرارة سطح السكن

1. 3سجل قيم ارتفاع درجة حرارة كل جزء (بالنسبة إلى درجة حرارة البيئة)

السرعة الاسمية هي السرعة المرجعية لعملية تصميم المولد. عند هذه السرعة:

• تردد الإخراج هو التردد المسمى (على سبيل المثال 50Hz أو 60Hz)
• الجهد الخارجي هو الجهد المسمى (على سبيل المثال، 380V / 400V / 690V)
• تستند جميع معايير الأداء (الكفاءة، عامل الطاقة، ارتفاع درجة الحرارة، وما إلى ذلك) إلى قيم الاختبار عند سرعة الاسمية

صيغة حساب السرعة: n = 60f / p

حيث: f هو التردد الاسمي (Hz) ، p هو عدد أزواج القطب.

على سبيل المثال: لمولد 50 هرتز، 12-قطب (p=6) ، سرعة الاسمية n = 60 * 50/6 = 500rpm.

• سرعة عالية جداً: زيادة في الجهد الخارجي و التردد، مما قد يسبب زيادة في ضغط العزل، وستكون بيانات الاختبار عالية جداً.
• سرعة منخفضة جداً: إنخفاض فولتاج الخروج والتردد ، وعدم الوصول إلى الظروف المسجلة ، وستكون بيانات الاختبار منخفضة جداً وغير صالحة.
• تقلبات السرعة: تسبب تقلبات في تردد الجهد وتشوهات في شكل الموجة ، وستكون بيانات الاختبار ذات تشتت كبير.

• تقلبات السرعة الاسمية: ≤ ± 1%
• وقت استرداد استجابة خطوة السرعة: ≤ 5 ثوان (بعد تغيير التحميل المفاجئ)
• يوصى باستخدام محرك محرك تردد متغير مع عودة السرعة التحكم في الحلقة المغلقة

يجب أن يتطابق الجهد الخارجي للمولد بدقة مع الجهد الاسمي لمعدات الاختبار.تأكد من استخدام عداد متعدد أو محلل جودة الطاقة للتأكد من الجهد الخارجي بدون حمولة من مولد، لضمان أن يكون ضمن نطاق الجهد المسموح به لمعدات الاختبار.

إذا كان الجهد الخارجي لمولد الكهرباء مرتفعًا جدًا (يتجاوز الجهد القياسي لمعدات الاختبار بأكثر من 10٪) ، فسيسبب ذلك:

• خرق العزل: يتجاوز الجهد المفرط حدود الجهد المقاوم للمكونات الإلكترونية الداخلية والمواد العازلة لمعدات الاختبار.
• انفجار المكثف: المكثفات الكهربائية تتلف بسبب الإفراط في الجهد.
• استهلاك أشباه الموصلات: فشل أجهزة أشباه الموصلات الكهربائية بسبب انهيار التوتر الزائد.
• تشبع الدائرة المغناطيسية: بالنسبة لمعدات اختبار نوع المحرك أو المحول ، فإن الجهد المفرط يسبب تشبع الدائرة المغناطيسية في القلب ، ويزيد التيار المغناطيسي بشكل حاد.وتسخن المعدات بسرعة وتحترق.

• قبل الاختبار ، خفض الجهد إلى النطاق الاسمي المسموح به للمعدات عن طريق ضبط سرعة محرك القيادة أو المحول الداعم.
• بالنسبة لمولدات المغناطيس الدائم ، نظرًا لأنه لا يمكن ضبط الإثارة ، يتم التحكم في الجهد الخارجي بشكل رئيسي عن طريق ضبط سرعة المحرك.
• يوصى بتثبيت محول ، مصدر طاقة لتحقيق الاستقرار في الجهد وتحقيق الاستقرار في الترددأو جهاز تحكم / عاكس في محطات إخراج مولد الكهرباء لتنسيق معدات الاختبار ذات الجهد القياسي المختلف وتلبية متطلبات توصيل الشبكة وتخزين الطاقة.

المولدات العادية المتحمسة كهربائياً يمكنها الحفاظ على استقرار الجهد الخارجي عن طريق ضبط تيار الإثارة،حيث أن المجال المغناطيسي لمولد مغناطيس دائم يتم توفيره بواسطة مغناطيسات دائمة وهو ثابت، غير قابلة للتعديل. وبالتالي ، فإن تغيرات الحمل تنعكس مباشرة على الجهد الخارجي. هذا هو السبب في أن مولدات المغناطيس الدائم يجب أن تعمل أولاً بشكل مستقر دون حمولة قبل تطبيق الأحمال تدريجياً.

1. إفراغ الفور تدريجياً؛ لا تفتح مفتاح التيار العالي مباشرةً.
2. تحقق مما إذا كانت سرعة القيادة مستقرة عند القيمة الاسمية.
3. تحقق ما إذا كان الحمل كبير جدا أو هناك دائرة قصيرة.
4. تحقق مما إذا كان الأسلاك صحيحة، مع أي فضفاضة أو اتصال سيء.
5. إذا كان الجهد لا يزال غير طبيعي، أوقف الآلة على الفور للتفتيش.

1. تخليص تدريجيا إلى أي حمولة، تشغيل لمدة 2-3 دقائق للتبريد.
2. افتح مفتاح الحمولة
3. خفض ببطء سرعة المحرك إلى الصفر
4. أقطعوا إمدادات الطاقة
5. تفريغ محطات إخراج المولّد
6. سجل بيانات الاختبار وحالة المعدات.

يمكن تلخيص النقاط الأساسية لاختبار مولد المغناطيس الدائم على أنها الأربعة التالية:

1. 1يجب أن تكون قوة القيادة كافية: قوة محرك القيادة ≥ قوة مولد القيادة * 1.1، يمنع بشكل صارم "الحصان الصغير سحب عربة كبيرة".
2. 2يجب أن تكون السرعة مستقرة: يوصى بتقلبات السرعة الاسمية ≤ ± 1 ٪ ، ويتم تحريك التردد المتغير.
3. 3- البدء بدون حمولة ثم تطبيق الحمل: يُحظر بدء الحمل بشكل صارم؛ يجب تطبيق الحمل تدريجياً، ويجب استقرار كل مستوى قبل إضافة المستوى التالي.
4. 4يجب أن يكون الجهد متطابقًا: تأكد من أن جهد خروجي مولد الكهرباء يطابق الجهد الاسمي لمعدات الاختبار لمنع زيادة الجهد من حرق المعدات.

يضمن الامتثال الصارم لتوجيهات الاختبار المذكورة أعلاه سلامة اختبار مولد المغناطيس الدائم ودقة البيانات.