Muuntajan jäähdytysyksiköiden puhallinmoottoreiden optimointi

Abstract

Opinnäytetyön toimeksiantajana toimi induktiivisten komponenttien suunnitteluun ja valmistukseen erikoistunut yritys, AQ Trafotek Oy. Työn tarkoituksena oli mitoittaa tehomuuntajien jäähdytysyksiköiden puhallinmoottorit niin, että tulevaisuudessa ne täyttäisivät IE3-hyötysuhdeluokan kaikilla yleisesti käytössä olevilla verkkosovelluksilla.

Moottorit on hyötysuhteensa perusteella jaettu eritasoisiin hyötysuhdeluokkiin, jotka on määritelty EU-direktiivillä. Moottoreiden mitoitus oli tarkastettu aiemmin vuonna 2016. Kaikki aikaisemmassa mitoituksessa valitut moottorit eivät täyttäneet IE3-hyötysuhdeluokkaa, eikä asiakkaiden kasvavaan kysyntään IE3-luokan moottoreista voitu vastata kustannustehokkaasti. Suuremman hyötysuhteen moottorit ovat yleisesti kalliimpia kuin pienemmän hyötysuhteen moottorit. Hyötysuhdeluokan korotuksen kustannuksia pyrittiin alentamaan mitoittamalla moottorit suuremmalle kuormitusasteelle.

Moottoreiden tehontarve kartoitettiin puhallinsiipien tietojen perusteella ja varmennettiin mittaamalla. Laskettujen tehontarpeiden pohjalta voitiin määrittää kullekin puhaltimelle sopivan tehoinen moottori. Moottoreiden määrittämiseen käytettiin apuna ABB:n Motsize-ohjelmistoa, jonka avulla saatiin valittua kuhunkin käyttösovellukseen IE3-Luokan moottorit.

Työn ansiosta AQ Trafotek pystyy jatkossa tarjoamaan lisävarusteena jäähdytysyksiköitä, joissa on vakiovarusteena aina IE3-hyötysuhdeluokan moottorit. Moottoreiden tehojen optimoinnin ansiosta hyötysuhdeluokan korotus ei lisännyt moottoreiden hankinnasta aiheutuvia kustannuksia vuositasolla.

This thesis was commissioned by AQ Trafotek Oy, a company that specializes in designing and manufacturing of inductive components. The purpose of the thesis was to redesign the fan motors used in the cooling units of the transformer, in a way that all the motors in the future would reach IE3 efficiency class for every generally used voltage system.

Based on electrical motors efficiency, motors are divided into different efficiency classes, which are defined by European Union’s directives. Motor dimensioning was previously inspected in 2016. All the formerly designated motors did not meet the requirement for IE3 efficiency class. Growing customer demand for the IE3-calss could not be satisfied cost effectively. Motors with higher efficiency are generally more expensive than motors with lower efficiency. The aim was to reduce the cost from increasing the efficiency class by sizing the motors to a higher load factor.

The power demand for the motors was surveyed based on fan blade data and verified by measurement. Based on the calculated power requirements, it was possible to determine the appropriate power for each fan. ABB's Motsize software was used to select IE3-class motors for each application.

As a result of the work AQ Trafotek will be able to offer cooling units for the transformers, with integrated IE3 efficiency motors as a standard. Due to the optimization of motor powers the increase in efficiency class did not increase the cost of purchasing motors on an annual basis.