По сравнению с асинхронными двигателями синхронные двигатели с постоянными магнитами обладают такими преимуществами, как высокий коэффициент мощности, высокий КПД, измеримые параметры ротора, большой воздушный зазор между статором и ротором, хорошие характеристики управления, небольшой размер, легкий вес, простая конструкция, высокое отношение крутящего момента к инерции и т. д. Они все шире используются в нефтяной, химической, текстильной, горнодобывающей промышленности, станках с ЧПУ, роботах и т. д. и развиваются в направлении высокой мощности (высокая скорость, высокий крутящий момент), высокой функциональности и миниатюризации.
Синхронные двигатели с постоянными магнитами состоят из статоров и роторов. Статор такой же, как и асинхронные двигатели, состоящий из трехфазных обмоток и сердечников статора. На роторе установлены предварительно намагниченные (намагниченные) постоянные магниты, и магнитное поле может быть установлено в окружающем пространстве без внешней энергии, что упрощает конструкцию двигателя и экономит энергию. В этой статье объясняются комплексные преимущества продвижения синхронных двигателей с постоянными магнитами на основе характеристик синхронных двигателей с постоянными магнитами.
1. Выдающиеся преимущества синхронного двигателя с постоянными магнитами
(1) Поскольку ротор изготовлен из постоянных магнитов, плотность магнитного потока высока, ток возбуждения не требуется, а потери возбуждения устранены. По сравнению с асинхронными двигателями ток возбуждения обмотки статора и потери в меди и железе ротора уменьшены, а реактивный ток значительно уменьшен. Поскольку магнитные потенциалы статора и ротора синхронизированы, сердечник ротора не имеет потерь в железе основной волны, поэтому эффективность (по отношению к активной мощности) и коэффициент мощности (по отношению к реактивной мощности) выше, чем у асинхронных двигателей. Синхронные двигатели с постоянными магнитами, как правило, проектируются с высоким коэффициентом мощности и эффективностью даже при работе с небольшой нагрузкой.
Когда нагрузка обычных асинхронных двигателей составляет менее 50%, их эксплуатационная эффективность и коэффициент мощности значительно снижаются. Когда нагрузка синхронных двигателей с постоянными магнитами Mingteng составляет 25%-120%, их эксплуатационная эффективность и коэффициент мощности не сильно изменяются, а эксплуатационная эффективность составляет >90%, а коэффициент мощности >0,85. Эффект экономии энергии значителен при небольшой нагрузке, переменной нагрузке и полной нагрузке.
(2) Синхронные двигатели с постоянными магнитами имеют относительно жесткие механические свойства и более устойчивы к возмущениям крутящего момента двигателя, вызванным изменениями нагрузки. Сердечник ротора синхронного двигателя с постоянными магнитами может быть выполнен в виде полой структуры для уменьшения инерции ротора, а время запуска и торможения намного меньше, чем у асинхронного двигателя. Высокое отношение крутящего момента к инерции делает синхронные двигатели с постоянными магнитами более подходящими для работы в условиях быстрого реагирования, чем асинхронные двигатели.
(3) Размеры синхронных двигателей с постоянными магнитами значительно меньше, чем у асинхронных двигателей, и их вес также относительно легче. При тех же условиях рассеивания тепла и изоляционных материалах плотность мощности синхронных двигателей с постоянными магнитами более чем в два раза превышает плотность мощности трехфазных асинхронных двигателей.
(4) Конструкция ротора значительно упрощена, что облегчает обслуживание и повышает стабильность работы.
Поскольку трехфазные асинхронные двигатели должны быть спроектированы с более высоким коэффициентом мощности, воздушный зазор между статором и ротором должен быть сделан очень маленьким. В то же время однородность воздушного зазора также имеет решающее значение для безопасной работы и вибрационного шума двигателя. Поэтому требования к допуску формы и положения и концентричности сборки асинхронного двигателя относительно строгие, а свобода выбора зазора подшипника относительно мала. Асинхронные двигатели с большими основаниями обычно используют подшипники с масляной ванной, которые должны быть заполнены смазочным маслом в течение указанного рабочего времени. Утечка масла или несвоевременное заполнение масляной полости ускорят выход подшипника из строя. При обслуживании трехфазных асинхронных двигателей большую долю составляет обслуживание подшипников. Кроме того, из-за наличия индуцированного тока в роторе трехфазного асинхронного двигателя проблема электрической коррозии подшипника также беспокоит многих исследователей в последние годы.
Синхронные двигатели с постоянными магнитами не имеют таких проблем. Из-за большого воздушного зазора синхронного двигателя с постоянными магнитами, вышеуказанные проблемы, вызванные малым воздушным зазором асинхронного двигателя, не очевидны в синхронном двигателе. В то же время подшипники синхронного двигателя с постоянными магнитами используют подшипники с консистентной смазкой с пылезащитными кожухами. Подшипники были герметизированы соответствующим количеством высококачественной смазки при выходе с завода. Срок службы подшипников синхронного двигателя с постоянными магнитами намного выше, чем у асинхронного двигателя.
Чтобы предотвратить коррозию подшипника током вала, двигатель с постоянными магнитами Anhui Mingteng использует конструкцию изоляции для подшипникового узла на хвостовой части, что позволяет достичь эффекта изоляции подшипника, а стоимость намного ниже, чем у изоляции подшипника. Для обеспечения нормального срока службы подшипника двигателя роторная часть всех синхронных двигателей с постоянными магнитами с прямым приводом Anhui Mingteng имеет специальную опорную конструкцию, а замена подшипников на месте такая же, как и у асинхронных двигателей. Более поздняя замена подшипников и техническое обслуживание могут сэкономить расходы на логистику, сэкономить время на техническое обслуживание и лучше гарантировать надежность производства пользователя.
2. Типичные области применения синхронных двигателей с постоянными магнитами, заменяющих асинхронные двигатели
2.1 Высоковольтный сверхвысокоэффективный трехфазный синхронный двигатель с постоянными магнитами и частотным регулированием скорости для вертикальной мельницы в цементной промышленности
Возьмем в качестве примера сверхвысокоэффективный синхронный двигатель с постоянными магнитами TYPKK1000-6 5300 кВт 10 кВ для замены асинхронного двигателя. Этот продукт является первым отечественным высоковольтным двигателем с постоянными магнитами мощностью более 5 МВт для вертикальной мельницы, предоставленным Anhui Mingteng для компании по производству строительных материалов в 2021 году. По сравнению с оригинальной системой асинхронных двигателей, уровень экономии электроэнергии достигает 8%, а рост производства может достигать 10%. Средний уровень нагрузки составляет 80%, эффективность двигателя с постоянными магнитами составляет 97,9%, а годовые затраты на экономию электроэнергии составляют: (18,7097 млн юаней ÷ 0,92) × 8% = 1,6269 млн юаней; стоимость экономии электроэнергии за 15 лет составит: (18,7097 млн юаней ÷ 0,92) × 8% × 15 лет = 24,4040 млн юаней; инвестиции в замену окупятся за 15 месяцев, а окупаемость инвестиций будет достигаться в течение 14 лет подряд.
Компания Anhui Mingteng поставила полный комплект оборудования для преобразования вертикального мельницы для компании по производству строительных материалов в провинции Шаньдун (TYPKK1000-6 5300 кВт 10 кВ)
2.2 Низковольтный самозапускающийся сверхвысокоэффективный трехфазный синхронный двигатель с постоянными магнитами для смесителей химической промышленности
Возьмем в качестве примера сверхвысокоэффективный синхронный двигатель с постоянными магнитами TYCX315L1-4 160 кВт 380 В, заменяющий асинхронный двигатель. Этот продукт был предоставлен компанией Anhui Mingteng в 2015 году для трансформации двигателей смесителей и дробилок в химической промышленности. TYCX315L1-4 160 кВт 380 В подходит для условий работы смесителей. Рассчитав потребление энергии на тонну в единицу времени, пользователь подсчитал, что синхронный двигатель с постоянными магнитами мощностью 160 кВт экономит на 11,5% больше электроэнергии, чем оригинальный асинхронный двигатель той же мощности. После девяти лет фактического использования пользователи очень довольны уровнем энергосбережения, повышением температуры, шумом, током и другими показателями синхронного двигателя с постоянными магнитами Mingteng в реальной эксплуатации.
Компания Anhui Mingteng оказала поддержку в модификации смесителя для химической компании в Гуйчжоу (TYCX315L1-4 160 кВт 380 В)
3. Вопросы, которые волнуют пользователей
3.1 Срок службы двигателя Срок службы всего двигателя зависит от срока службы подшипника. Корпус двигателя имеет уровень защиты IP54, который при особых обстоятельствах может быть увеличен до IP65, что соответствует требованиям эксплуатации в большинстве пыльных и влажных сред. При условии обеспечения хорошей соосности установки удлинения вала двигателя и соответствующей радиальной нагрузки вала минимальный срок службы подшипника двигателя составляет более 20 000 часов. Вторым является срок службы охлаждающего вентилятора, который больше, чем у конденсаторного двигателя. При длительной работе в пыльной и влажной среде необходимо регулярно удалять липкие вещества, прилипшие к вентилятору, чтобы предотвратить возгорание вентилятора из-за перегрузки.
3.2 Отказ и защита материалов постоянных магнитов
Важность материалов с постоянными магнитами для двигателей с постоянными магнитами очевидна, и их стоимость составляет более 1/4 стоимости материала всего двигателя. Материалы с постоянными магнитами ротора двигателя с постоянными магнитами Anhui Mingteng используют спеченный NdFeB с высокой магнитной энергией и высокой собственной коэрцитивной силой, а обычные марки включают N38SH, N38UH, N40UH, N42UH и т. д. Компания разработала профессиональные инструменты и направляющие приспособления для сборки магнитной стали и качественно проанализировала полярность собранной магнитной стали разумными способами, так что относительное значение магнитного потока каждой пазовой магнитной стали близко, что обеспечивает симметрию магнитной цепи и качество сборки магнитной стали.
Современные материалы постоянных магнитов могут работать в течение длительного времени при максимально допустимом повышении температуры обмотки двигателя, а естественная скорость размагничивания магнитной стали не превышает 1‰. Обычные материалы постоянных магнитов требуют, чтобы поверхностное покрытие выдерживало испытание солевым туманом более 24 часов. Для сред с сильной окислительной коррозией пользователям необходимо связаться с производителем, чтобы выбрать материалы постоянных магнитов с более высокой технологией защиты.
4. Как выбрать двигатель с постоянными магнитами для замены асинхронного двигателя
4.1 Определить тип нагрузки
Различные нагрузки, такие как шаровые мельницы, водяные насосы и вентиляторы, предъявляют разные требования к производительности двигателей, поэтому тип нагрузки очень важен при проектировании или выборе.
4.2 Определить состояние нагрузки двигателя при нормальной работе
Двигатель работает постоянно при полной нагрузке или при малой нагрузке? Или иногда при большой нагрузке, иногда при малой нагрузке, и какова продолжительность цикла смены малой и большой нагрузки?
4.3 Определить влияние других состояний нагрузки на двигатель
Существует множество особых случаев состояния нагрузки двигателя на объекте. Например, нагрузка ленточного конвейера должна выдерживать радиальную силу, и двигатель может нуждаться в регулировке с шариковых подшипников на роликовые; если есть много пыли или масла, нам нужно улучшить уровень защиты двигателя.
4.4 Температура окружающей среды
Температура окружающей среды на месте — это то, на чем нам нужно сосредоточиться в процессе выбора двигателя. Наши обычные двигатели рассчитаны на температуру окружающей среды 0~40 ℃ или ниже, но мы часто сталкиваемся с ситуациями, когда температура окружающей среды превышает 40 ℃. В это время нам нужно выбрать двигатель с большей мощностью или специально разработанный двигатель.
4.5 Метод монтажа на месте, установочные размеры двигателя
Метод установки на месте, размеры установки двигателя, метод установки на месте и размеры установки также являются данными, которые должны быть получены, либо оригинальный чертеж внешнего вида двигателя, либо размеры интерфейса установки, размеры фундамента и место размещения двигателя. Если на месте есть ограничения по пространству, может потребоваться изменить метод охлаждения двигателя, место расположения коробки выводов двигателя и т. д.
4.6 Другие факторы окружающей среды
На выбор двигателя влияют и многие другие факторы окружающей среды, например, загрязнение пылью или маслом, влияющее на уровень защиты двигателя; например, в морской среде или среде с высоким pH двигатель должен быть спроектирован с учетом защиты от коррозии; в среде с высокой вибрацией и на большой высоте существуют другие конструктивные особенности.
4.7 Исследование исходных параметров асинхронного двигателя и условий его работы
(1) Данные паспортной таблички: номинальное напряжение, номинальная скорость, номинальный ток, номинальный коэффициент мощности, эффективность, модель и другие параметры.
(2) Метод установки: получите оригинальный чертеж внешнего вида двигателя, фотографии установки на месте и т. д.
(3) Фактические рабочие параметры исходного двигателя: ток, мощность, коэффициент мощности, температура и т. д.
Заключение
Синхронные двигатели с постоянными магнитами особенно подходят для приложений с тяжелым пуском и легким ходом. Продвижение и использование синхронных двигателей с постоянными магнитами имеет положительные экономические и социальные преимущества и имеет большое значение для энергосбережения и сокращения выбросов. С точки зрения надежности и стабильности синхронные двигатели с постоянными магнитами также имеют ценные преимущества. Выбор высокоэффективных синхронных двигателей с постоянными магнитами является единовременной инвестицией с долгосрочными выгодами.
Anhui Mingteng Permanent Magnet Electromechanical Equipment Co., Ltd. (https://www.mingtengmotor.com/) уже 17 лет занимается исследованиями, разработками, производством и продажами сверхвысокоэффективных синхронных двигателей с постоянными магнитами. Продукция компании охватывает полный спектр высоковольтных, низковольтных, постоянночастотных, частотно-регулируемых, обычных, взрывозащищенных, прямоприводных, электрических роликов и универсальных машин, стремясь обеспечить более эффективную движущую силу для промышленного оборудования.
Двигатели с постоянными магнитами компании Anhui Mingteng имеют те же внешние установочные размеры, что и широко используемые в настоящее время асинхронные двигатели, и могут полностью заменить асинхронные двигатели. Кроме того, есть профессиональная техническая команда, которая проектирует и предоставляет клиентам бесплатные решения по трансформации. Если у вас есть необходимость в трансформации асинхронных двигателей, не стесняйтесь обращаться к нам, и мы будем служить вам от всего сердца!
Время публикации: 23-авг-2024