По сравнению с асинхронными двигателями, синхронные двигатели с постоянными магнитами имеют такие преимущества, 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 соотношение крутящего момента и инерции. и т. д. Они все более широко используются в нефтяной, химической промышленности, текстильной, горнодобывающей промышленности, станках с ЧПУ, роботах и т. д. и развиваются в сторону 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 у асинхронных двигателей, состоящий из трехфазных обмоток и сердечников статора. На роторе установлены предварительно намагниченные (намагниченные) постоянные магниты, и магнитное поле может устанавливаться в окружающем пространстве без внешней энергии, что упрощает конструкцию двигателя и экономит энергию. В этой статье объясняются всесторонние 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 и потери на возбуждение исключены. По сравнению с асинхронными двигателями ток возбуждения обмотки статора и потери в меди и железе ротора уменьшаются, а реактивный ток значительно снижается. Поскольку магнитные потенциалы статора и ротора синхронизированы, сердечник ротора не имеет потерь в железе основной волны, поэтому КПД (относящийся к активной мощности) и коэффициент мощности (относящийся к реактивной мощности) выше, чем у асинхронных двигателей. Синхронные двигатели с постоянными магнитами обычно рассчитаны на высокий коэффициент мощности и эффективность даже при работе с небольшой нагрузкой.
При нагрузке обычных асинхронных двигателей менее 50% их рабочий КПД и коэффициент мощности существенно падают. Когда уровень нагрузки синхронных двигателей с постоянными магнитами Mingteng составляет 25–120%, их рабочий КПД и коэффициент мощности не сильно изменяются, а рабочий КПД составляет> 90%, а коэффициент мощности составляет> 0,85. Эффект энергосбережения значителен при небольшой нагрузке, переменной нагрузке и полной нагрузке.
(2) Синхронные двигатели с постоянными магнитами имеют относительно жесткие механические свойства и более устойчивы к изменениям крутящего момента двигателя, вызванным изменениями нагрузки. Сердечник ротора синхронного двигателя с постоянными магнитами может быть выполнен в полой конструкции, чтобы уменьшить инерцию ротора, а время запуска и торможения намного меньше, чем у асинхронного двигателя. Высокое соотношение крутящего момента/инерции делает синхронные двигатели с постоянными магнитами более подходящими для работы в условиях быстрого реагирования, чем асинхронные двигатели.
(3) Размер синхронных двигателей с постоянными магнитами значительно меньше, чем у асинхронных двигателей, и их вес также относительно легче. При тех же условиях отвода тепла и изоляционных материалах удельная мощность синхронных двигателей с постоянными магнитами более чем в два раза превышает удельную мощность трехфазных асинхронных двигателей.
(4) Конструкция ротора значительно упрощена, что упрощает обслуживание и повышает стабильность работы.
Поскольку трехфазные асинхронные двигатели необходимо проектировать с более высоким коэффициентом мощности, воздушный зазор между статором и ротором необходимо делать очень маленьким. В то же время однородность воздушного зазора также имеет решающее значение для безопасной работы и снижения вибрационного шума двигателя. Таким образом, требования к допуску формы и положения, а также концентричности сборки асинхронного двигателя относительно строгие, а свобода выбора зазора подшипника относительно невелика. В асинхронных двигателях с большими базами обычно используются подшипники со смазкой в масляной ванне, 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 занимает обслуживание подшипников. Кроме того, из-за существования наведенного тока в роторе трехфазного асинхронного двигателя проблема электрической коррозии подшипников в последние годы также беспокоит многих исследователей.
Синхронные двигатели с постоянными магнитами таких проблем не имеют. 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 в подшипниках синхронного двигателя с постоянными магнитами используются подшипники с консистентной смазкой и пылезащитными крышками. При отправке с завода подшипники были загерметизированы соответствующим количеством высококачественной смазки. Срок службы подшипников синхронного двигателя с постоянными магнитами намного выше, чем у асинхронного двигателя.
Чтобы предотвратить коррозию подшипника током на валу, в двигателе с постоянными магнитами Anhui Mingteng используется изоляционная конструкция подшипникового узла на хвостовой части, что позволяет добиться эффекта изоляции подшипника, а стоимость намного ниже, чем у изоляции. подшипник. Чтобы обеспечить нормальный срок службы подшипника двигателя, роторная часть всех синхронных двигателей с прямым приводом с постоянными магнитами Anhui Mingteng имеет специальную опорную конструкцию, а замена подшипников на месте такая же, как и у асинхронных двигателей. Более поздняя замена и техническое обслуживание подшипников может сэкономить затраты 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 регулируемой частотой вращения для вертикальной мельницы в цементной промышленности
В качестве примера возьмем сверхвысокоэффективный синхронный двигатель с постоянными магнитами TYPKK1000-6, 5300 кВт, 10 кВ, сменный асинхронный двигатель. Этот продукт является первым отечественным высоковольтным двигателем с постоянными магнитами мощностью более 5 МВт для преобразования вертикальной мельницы, предоставленным Anhui Mingteng для компании по производству строительных материалов в 2021 году. По сравнению с исходной системой асинхронного двигателя, уровень экономии энергии достигает 8%, а производство увеличивается. может достигать 10%. Средняя степень нагрузки составляет 80%, эффективность двигателя с постоянными магнитами составляет 97,9%, а ежегодные затраты на энергосбережение составляют: (18,7097 млн юаней ÷ 0,92) × 8% = 1,6269 млн юаней; стоимость энергосбережения за 15 лет составит: (18,7097 млн юаней ÷ 0,92) × 8% × 15 лет = 24,4040 млн юаней; замещающие инвестиции окупаются через 15 месяцев, а доход от инвестиций получается в течение 14 лет подряд.
Anhui Mingteng предоставила полный комплект оборудования для трансформации вертикальной мельницы для компании по производству строительных материалов в Шаньдуне (TYPKK1000-6, 5300 кВт, 10 кВ).
2.2 Низковольтный самозапускающийся сверхвысокоэффективный трехфазный синхронный двигатель с постоянными магнитами для смесителей химической промышленности
В качестве примера возьмем сверхвысокоэффективный синхронный двигатель с постоянными магнитами TYCX315L1-4, 160 кВт, 380 В, сменный асинхронный двигатель. Этот продукт был предоставлен компанией Anhui Mingteng в 2015 году для модернизации двигателей миксеров и дробилок в химической промышленности. TYCX315L1-4 160 кВт 380 В подходит для условий работы миксера. Рассчитав потребление энергии на тонну в единицу времени, пользователь рассчитал, что синхронный двигатель с постоянными магнитами мощностью 160 кВт экономит на 11,5% больше электроэнергии, чем исходный 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 предоставила поддержку по модификации смесителя для химической компании в Гуйчжоу (TYCX315L1-4, 160 кВт, 380 В).
3. Проблемы, 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 повышен до IP65, что соответствует требованиям использования в большинстве пыльных и влажных средах. При условии обеспечения хорошей соосности установки удлинения вала двигателя и соответствующей радиальной нагрузки на вал минимальный срок службы подшипника двигателя составляет более 20 000 часов. Во-вторых, срок службы охлаждающего вентилятора больше, чем у конденсаторного двигателя. При длительной работе в пыльной и влажной среде необходимо регулярно удалять с вентилятора липкие вещества, 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. В материалах постоянного магнита ротора двигателя с постоянными магнитами Anhui Mingteng используется продукт с высокой магнитной энергией и спеченный NdFeB с 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, а также качественно проанализировал полярность собранной магнитной стали разумными способами так, чтобы относительное значение магнитного потока каждой прорези магнитной стали было близким, что обеспечивает симметричность 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 с постоянными магнитами требуют, чтобы поверхностное покрытие выдерживало испытание солевым туманом в течение более 24 часов. В средах с сильной окислительной коррозией пользователям необходимо связаться с производителем, чтобы выбрать материалы для постоянных магнитов с более высокой технологией защиты.
4. Как выбрать двигатель с постоянными магнитами для замены асинхронного двигателя
4.1 Определите тип нагрузки
Различные нагрузки, такие как шаровые мельницы, водяные насосы и вентиляторы, предъявляют разные требования к производительности двигателей, поэтому тип нагрузки очень важен для проектирования или выбора.
4.2 Определение состояния нагрузки двигателя при нормальной работе
Двигатель работает постоянно при полной или малой нагрузке? Или это иногда тяжелая нагрузка, а иногда легкая нагрузка, и как долго длится цикл смены легкой и тяжелой нагрузки?
4.3 Определить влияние других состояний нагрузки на двигатель
Существует множество особых случаев состояния нагрузки двигателя на месте. Например, нагрузка ленточного конвейера должна выдерживать радиальную силу, а двигатель, возможно, придется перенастроить с шарикоподшипников на роликоподшипники; если много пыли или масла, необходимо повысить уровень защиты двигателя.
4.4 Температура окружающей среды
Температура окружающей среды на месте — это то, на что нам нужно обратить внимание 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 ℃. На этот раз нам нужно выбрать двигатель большей мощности или двигатель специальной конструкции.
4.5 Способ установки на месте, установочные размеры двигателя
Метод установки на месте, размеры установки двигателя, метод установки на месте и установочные размеры также являются данными, которые необходимо получить: либо исходный внешний чертеж двигателя, либо размеры установочного интерфейса, размеры фундамента и расположение места для размещения двигателя. Если на объекте имеются ограничения по пространству, может потребоваться изменить метод охлаждения двигателя, расположение распределительной коробки двигателя и т. д.
4.6 Другие факторы окружающей среды
На выбор двигателя влияют многие другие факторы окружающей среды, например, загрязнение пылью или маслом, влияющее на уровень защиты двигателя; например, в морской среде или в средах с высоким уровнем pH двигатель должен быть спроектирован с учетом защиты от коррозии; в средах с высокой вибрацией и на большой высоте существуют другие соображения при проектировании.
4.7 Исследование исходных параметров и условий эксплуатации асинхронного двигателя.
(1) Данные паспортной таблички: номинальное напряжение, номинальная скорость, номинальный ток, номинальный коэффициент мощности, эффективность, модель и другие параметры.
(2) Способ установки: получите оригинальный чертеж внешнего вида двигателя, фотографии установки на месте и т. д.
(3) Фактические рабочие параметры оригинального двигателя: ток, мощность, коэффициент мощности, температура и т. д.
Заключение
Синхронные двигатели с постоянными магнитами особенно подходят для применений с тяжелым пуском и легким ходом. Продвижение и использование синхронных двигателей с постоянными магнитами имеет положительные экономические и социальные выгоды 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 — это разовая инвестиция с долгосрочными выгодами.
Компания Anhui Mingteng Permanent Magnet Electromechanical Equipment Co., Ltd. (https://www.mingtengmotor.com/) уже 17 лет занимается исследованиями, разработками, производством и продажей сверхвысокоэффективных синхронных двигателей с постоянными магнитами. Ее продукция охватывает полный спектр высоковольтных, низковольтных машин, машин с постоянной частотой, переменной частоты, обычных, взрывозащищенных, с прямым приводом, электрических роликов и универсальных машин, стремясь обеспечить более эффективную движущую силу для промышленных предприятий. оборудование.
Двигатели с постоянными магнитами 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, существует профессиональная техническая команда, которая разрабатывает и предоставляет клиентам бесплатные решения по трансформации. Если у вас есть необходимость переоборудовать асинхронные двигатели, пожалуйста, не стесняйтесь обращаться к нам, и мы будем рады вам помочь!
Время публикации: 23 августа 2024 г.