Silnik z magnesem neodymowym z napędem bezpośrednim IP54 90 kW Silnik prądu przemiennego o zmiennej prędkości

W ogólnym sektorze przemysłowym, zastępując niskonapięciowe (380/660/1140V) wysokowydajne silniki asynchroniczne, system oszczędza od 5% do 30% energii, a wysokonapięciowe (6kV/10kV) wysokosprawne silniki asynchroniczne , system oszczędza od 2% do 10%.

Dlaczego warto wybrać silniki prądu przemiennego z magnesami trwałymi?

Silniki prądu przemiennego z magnesami trwałymi (PMAC) oferują kilka zalet w porównaniu z innymi typami silników, w tym:

Wysoka wydajność: Silniki PMAC są bardzo wydajne ze względu na brak strat w miedzi w wirniku i zmniejszone straty w uzwojeniu.Mogą osiągnąć sprawność do 97%, co skutkuje znaczną oszczędnością energii.

Wysoka gęstość mocy: Silniki PMAC mają większą gęstość mocy w porównaniu z innymi typami silników, co oznacza, że ​​mogą wytwarzać więcej mocy na jednostkę wielkości i wagi.Dzięki temu idealnie nadają się do zastosowań, w których przestrzeń jest ograniczona.

Wysoka gęstość momentu obrotowego: Silniki PMAC mają wysoką gęstość momentu obrotowego, co oznacza, że ​​mogą wytwarzać większy moment obrotowy na jednostkę wielkości i wagi.Dzięki temu idealnie nadają się do zastosowań, w których wymagany jest wysoki moment obrotowy.

Zredukowana konserwacja: Ponieważ silniki PMAC nie mają szczotek, wymagają mniej konserwacji i mają dłuższą żywotność niż inne typy silników.

Ulepszona kontrola: Silniki PMAC mają lepszą kontrolę prędkości i momentu obrotowego w porównaniu z innymi typami silników, co czyni je idealnymi do zastosowań, w których wymagana jest precyzyjna kontrola.

Przyjazny dla środowiska: Silniki PMAC są bardziej przyjazne dla środowiska niż inne typy silników, ponieważ wykorzystują metale ziem rzadkich, które są łatwiejsze do recyklingu i wytwarzają mniej odpadów w porównaniu z innymi typami silników.

Ogólnie rzecz biorąc, zalety silników PMAC sprawiają, że są one doskonałym wyborem do szerokiego zakresu zastosowań, w tym pojazdów elektrycznych, maszyn przemysłowych i systemów energii odnawialnej.

Aplikacja:

Silniki synchroniczne z magnesami trwałymi można łączyć z przetwornicami częstotliwości, tworząc najlepszy bezstopniowy system kontroli prędkości w otwartej pętli, który jest szeroko stosowany w urządzeniach do kontroli prędkości w przemyśle petrochemicznym, włókien chemicznych, tekstyliach, maszynach, elektronice, szkle, guma, opakowaniowy, poligraficzny, papierniczy, poligraficzny i farbiarski, metalurgiczny i inne gałęzie przemysłu.

Silnik z magnesami trwałymi (zwany także PM) można podzielić na dwie główne kategorie: wewnętrzny magnes trwały (IPM) i trwały magnes powierzchniowy (SPM).Oba typy generują strumień magnetyczny przez magnesy trwałe przymocowane do lub wewnątrz wirnika.

SPM

POWIERZCHNIOWY MAGNES TRWAŁY

Typ silnika, w którym magnesy trwałe są przymocowane do obwodu wirnika.

Silniki SPM mają magnesy przymocowane do zewnętrznej powierzchni wirnika, ich wytrzymałość mechaniczna jest więc słabsza niż w przypadku silników IPM.Osłabiona wytrzymałość mechaniczna ogranicza maksymalną bezpieczną prędkość mechaniczną silnika.Ponadto silniki te wykazują bardzo ograniczoną istotność magnetyczną (Ld ≈ Lq).Wartości indukcyjności mierzone na zaciskach wirnika są stałe niezależnie od położenia wirnika.Ze względu na bliski jedności współczynnik istotności, konstrukcje silników SPM polegają w znacznym stopniu, jeśli nie całkowicie, na składowej momentu magnetycznego w celu wytworzenia momentu obrotowego.

IPM

WEWNĘTRZNY MAGNES TRWAŁY

Typ silnika z wirnikiem osadzonym w magnesach trwałych nazywa się IPM.

Silniki IPM mają magnes stały osadzony w samym wirniku.W przeciwieństwie do swoich odpowiedników SPM, lokalizacja magnesów trwałych sprawia, że ​​silniki IPM są bardzo solidne mechanicznie i nadają się do pracy z bardzo dużymi prędkościami.Silniki te charakteryzują się również stosunkowo wysokim współczynnikiem istotności magnetycznej (Lq > Ld).Ze względu na swoją istotność magnetyczną silnik IPM ma zdolność generowania momentu obrotowego, wykorzystując zarówno komponenty magnetyczne, jak i reluktancyjne momentu obrotowego silnika.

Dlaczego warto wybrać silnik IPM zamiast SPM?

1. Wysoki moment obrotowy uzyskuje się przez zastosowanie momentu reluktancyjnego jako dodatku do momentu magnetycznego.

2. Silniki IPM zużywają do 30% mniej energii w porównaniu z konwencjonalnymi silnikami elektrycznymi.

3. Zwiększone bezpieczeństwo mechaniczne, ponieważ w przeciwieństwie do SPM magnes nie odłącza się pod wpływem siły odśrodkowej.

4. Może reagować na szybkie obroty silnika, kontrolując dwa rodzaje momentu obrotowego za pomocą sterowania wektorowego.

Bezszczotkowe silniki z magnesami trwałymi (PM) działają z zasilaniem prądem przemiennym, dlatego często określa się je jako silniki PMAC.Zastosowanie magnesów trwałych eliminuje potrzebę stosowania przewodów (prętów wirnika), dzięki czemu wyeliminowane są straty wirnika.Taka konstrukcja umożliwia połączenie wysokiej wydajności, niskiej prędkości i wysokiego momentu obrotowego w jednym pakiecie.W przypadku silników o małych rozmiarach sprawność silnika PM może być o 10% do 15% większa niż starszych silników o standardowej sprawności w tym samym punkcie obciążenia.Te przyrosty wydajności utrzymują się w całym zakresie typowych obciążeń silnika.

Jak poprawić sprawność silnika?

Aby poprawić sprawność silnika, istotą jest zmniejszenie strat silnika.Utrata silnika jest podzielona na straty mechaniczne i straty elektromagnetyczne.Na przykład w przypadku silnika asynchronicznego prądu przemiennego prąd przepływa przez uzwojenia stojana i wirnika, co powoduje utratę miedzi i przewodnika, podczas gdy pole magnetyczne znajduje się w żelazie.Spowoduje to, że prądy wirowe spowodują utratę histerezy, wysokie harmoniczne pola magnetycznego powietrza będą generować straty błądzące na obciążeniu, a także wystąpią straty zużycia podczas obracania się łożysk i wentylatorów.

Aby zmniejszyć straty wirnika, można zmniejszyć opór uzwojenia wirnika, zastosować stosunkowo gruby drut o niskiej rezystywności lub zwiększyć pole przekroju poprzecznego szczeliny wirnika.Oczywiście materiał jest bardzo ważny.Warunkowa produkcja miedzianych wirników zmniejszy straty o około 15%.Obecne silniki asynchroniczne to w zasadzie aluminiowe wirniki, więc wydajność nie jest tak wysoka.

Podobnie, na stojanie występuje utrata miedzi, co może zwiększyć powierzchnię żłobka stojana, zwiększyć stosunek pełnego rowka w żłobku stojana i skrócić końcową długość uzwojenia stojana.Jeśli do wymiany uzwojenia stojana używany jest magnes trwały, nie ma potrzeby przepuszczania prądu.Oczywiście wydajność można oczywiście poprawić, co jest podstawowym powodem, dla którego silnik synchroniczny jest bardziej wydajny niż silnik asynchroniczny.

W przypadku utraty żelaza w silniku można zastosować wysokiej jakości blachy ze stali krzemowej w celu zmniejszenia utraty histerezy lub wydłużenia długości żelaznego rdzenia, co może zmniejszyć gęstość strumienia magnetycznego, a także może zwiększyć powłokę izolacyjną .Ponadto krytyczny jest również proces obróbki cieplnej.

Wydajność wentylacji silnika jest ważniejsza.Przy wysokiej temperaturze straty będą oczywiście duże.Odpowiednia struktura chłodzenia lub dodatkowa metoda chłodzenia mogą być stosowane w celu zmniejszenia strat tarcia.

Harmoniczne wyższego rzędu spowodują straty błądzące w uzwojeniu i żelaznym rdzeniu, co może poprawić uzwojenie stojana i zmniejszyć generowanie harmonicznych wyższego rzędu.Obróbkę izolacyjną można również wykonać na powierzchni szczeliny wirnika, a błoto szczeliny magnetycznej można zastosować w celu zmniejszenia efektu szczeliny magnetycznej.

Ze względu na konieczność zastosowania napędu lub sterownika, silniki PMAC o zmiennej prędkości kosztują znacznie więcej niż silniki indukcyjne o stałej prędkości Premium Efficiency.Silniki PM mają jednak możliwość zmiennej prędkości, więc są równoważnymi zamiennikami elektronicznego napędu o zmiennej częstotliwości (VFD) z modulacją szerokości impulsu, sterującego nowym silnikiem inwerterowym klasy Premium Efficiency.W przypadku wymiany silników o stałej prędkości w zastosowaniach o zmiennym przepływie, oszczędności energii wynikające ze zdolności silnika PMAC do zmiany prędkości znacznie przewyższą oszczędności wynikające ze zwiększonej sprawności samego silnika.Silniki z magnesami trwałymi zapewniają lepszą wydajność w całym zakresie roboczym i spełniają lub przewyższają normy sprawności IE4 Międzynarodowej Komisji Elektrotechnicznej (IEC).